DE10010905A1 - Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz - Google Patents
Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum InsassenschutzInfo
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Abstract
Eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz, die zusätzlich zu einem Innensensor, der in einem Innenraum eines Fahrzeuges bereitgestellt ist, wenigstens einen Frontsensor, der in einem Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen ist, aufweist. Wenn der Frontsensor eine vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung nachweist, gibt er ein Nachweissignal an eine Steuereinheit aus. Die Steuereinheit setzt einen zweiten Schwellwert, der niedriger als ein erster Schwellwert ist, falls das Nachweissignal empfangen wird, und löst die Vorrichtung zum Insassenschutz aus, wenn ein integrierter Wert eines Beschleunigungssignals des Innensensors den zweiten Schwellwert überschreitet. Da der Frontsensor in einem Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen ist, kann der Frontsensor die Kollisionsbeschleunigung frühzeitig erkennen und ein Nachweissignal an die Steuereinheit ausgeben, selbst wenn die auf den Innensensor übertragene Kollisionsbeschleunigung abgeschwächt wird. Da der zweite Schwellwert niedriger als der erste Schwellwert angesetzt wird, kann dadurch die Steuereinheit die Vorrichtung zum Insassenschutz wie zum Beispiel einen Airbag zuverlässig und ohne eine Verzögerung zu verursachen, auslösen.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Vor
richtung zum Insassenschutz eines Fahrzeuges, wie zum Beispiel ein Airbag oder ein Sitz
gurtstraffer.
Eine gewöhnliche Steuervorrichtung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Insassenschutz
von, wie sie zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 8-85414 be
schrieben wird, weist in einer Bodenröhre eines Fahrzeuginnenraumes einen Beschleuni
gungssensor auf. Der Beschleunigungssensor registriert eine Beschleunigung, die über die
Karosserie auf die Bodenröhre wirkt, und gibt an die Steuervorrichtung ein analoges Signal
aus, das repräsentativ für diese Beschleunigung ist. Die Steuervorrichtung integriert das
Beschleunigungssignal vom Beschleunigungssensor, stellt auf Grundlage eines Vergleichs
zwischen einem integrierten Wert des Beschleunigungssignals und einem vorbestimmten
Schwellwert für das Auftreten einer Kollision das Auftreten einer Kollision fest, die das Betä
tigen einer Vorrichtung zum Insassenschutz notwendig macht, und löst die Vorrichtung zum
Insassenschutz, wie zum Beispiel einen Airbag, aus.
Nebenbei sei bemerkt: wenn bei einer Kollision der Aufprall durch ein Zusammendrücken
des von der Kollision betroffenen Fahrzeugteils, zum Beispiel einer Knautschzone, absor
biert wird, so kann angenommen werden, daß die Aufprallbeschleunigung nur abge
schwächt auf die Bodenröhre übertragen wird. Da in einem solchen Fall die durch den in
der Bodenröhre vorgesehenen Beschleunigungssensor registrierte Beschleunigung gering
ist, besteht - obwohl nicht zu befürchten ist, daß Schwierigkeiten mit dem Insassenschutz
zum Zeitpunkt der Kollision auftreten - die Gefahr, daß eine Verzögerung bei der Auslösung
der Vorrichtung zum Insassenschutz auftritt. Insbesondere besteht bei einem Zusammen
stoß, bei dem zum Beispiel das Fahrzeug abhebt oder bei einem Schrägaufprall, eine Ten
denz dazu, daß die auf die Bodenröhre übertragene Beschleunigung abgeschwächt wird. In
Anbetracht dessen ist vom Standpunkt der Verbesserung einer Steuerung der Vorrichtung
zum Insassenschutz eine zuverlässige Steuerung der Vorrichtung zum Insassenschutz er
wünscht, die unabhängig davon ist, ob die Kollisionsbeschleunigung, die auf den im Innen
raum des Fahrzeugs vorgesehenen Beschleunigungssensor übertragen wird, abge
schwächt wird.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Steuervorrichtung für eine Vorrich
tung zum Schutz von Fahrzeuginsassen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung bereitzu
stellen, die die Vorrichtung zum Insassenschutz zuverlässig steuert, unabhängig davon, ob
eine Aufprallbeschleunigung, die auf einen Beschleunigungssensor im Fahrzeuginnenraum
übertragen wird, abgeschwächt wird.
Die oben beschriebene und weitere Aufgaben werden durch eine Steuervorrichtung für ei
ne Vorrichtung zum Insassenschutz gelöst, die einen Innenraum-Beschleunigungssensor
(nachfolgend als "Innensensor" bezeichnet) aufweist, der in einem Innenraum eines Fahr
zeuges vorgesehen ist, zum Nachweis einer Beschleunigung des Fahrzeuges und zur
Ausgabe eines dafür repräsentativen Beschleunigungssignals, umfassend: wenigstens ei
nen Frontbereich-Beschleunigungssensor (nachfolgend als "Frontsensor" bezeichnet), der
in einem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um eine Beschleunigung des Fahr
zeugs zu registrieren und um ein Nachweissignal auszugeben, wenn eine vorbestimmte
Aufprallbeschleunigung registriert wird; und eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor
und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des
Innensensors und des Nachweissignals des wenigstens einen Frontsensors, um einen er
sten Schwellwert festzulegen, wenn kein Nachweissignal empfangen wird, um einen zwei
ten Schwellwert, der niedriger als der erste Schwellwert ist, festzulegen, wenn ein Nach
weissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen,
wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den festgesetz
ten Schwellwert überschreitet.
Gemäß einer solchen Anordnung gibt der Frontsensor ein Nachweissignal aus, wenn die
vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wurde. Hierdurch wird der zweite Schwell
wert, der niedriger als der erste Schwellwert ist, festgelegt, und die Vorrichtung zum Insas
senschutz wird betätigt, wenn der integrierte Wert des Beschleunigungssignals des Innen
sensors den zweiten Schwellwert überschreitet. Da der Frontsensor im Frontbereich des
Fahrzeuges vorgesehen ist, bemerkt der Frontsensor die Aufprallbeschleunigung frühzeitig
und gibt ein Nachweissignal an die Steuereinheit aus, selbst wenn die auf den Innensensor
übertragene Aufprallbeschleunigung abgeschwächt wird. Da der zweite Schwellwert niedri
ger als der erste Schwellwert festgesetzt wird, kann dadurch die Steuereinheit die Vorrich
tung zum Insassenschutz zuverlässig auslösen, ohne daß die Entscheidung, daß ein Zu
sammenstoß aufgetreten ist, verzögert getroffen wird.
Die oben aufgeführten und andere Aufgaben werden ebenso durch eine Steuereinheit zum
Insassenschutz gelöst, die einen Innensensor aufweist, der in einem Innenraum eines
Fahrzeuges vorgesehen ist, um eine Beschleunigung des Fahrzeuges festzustellen, und
um ein dafür repräsentatives Beschleunigungssignal auszugeben, umfassend: wenigstens
einen Frontsensor, der in einem Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen ist, um die Be
schleunigung des Fahrzeuges nachzuweisen und um ein Nachweissignal auszugeben,
wenn eine vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird; und eine Steuereinheit, die
mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, um dieses Beschleuni
gungssignal des Innensensors und das Nachweissignal des Frontsensors zu empfangen,
um als Schwellwert einen Standardschwellwert zu setzen, wenn kein Nachweissignal emp
fangen wird, um einen niedrigen Schwellwert als Schwellwert festzusetzen, indem ein vor
bestimmtes Dekrement vom Standardschwellwert abgezogen wird, wenn ein Nachweissi
gnal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz auszulösen, wenn ein
integrierter Wert des Beschleunigungssignals dieses Innensensors den Schwellwert über
schreitet.
Gemäß einer solchen Anordnung wird der niedrige Schwellwert der niedriger als der Stan
dardschwellwert ist, durch Abziehen eines vorbestimmten Dekrementes vom Standard
schwellwert als der Schwellwert festgelegt, falls ein Nachweissignal vom Frontsensor emp
fangen wird. Dadurch überschreitet der integrierte Wert des Beschleunigungssignals des
Innensensors den Schwellwert, ohne daß eine Verzögerung verursacht wird, und die Vor
richtung zum Insassenschutz wird zuverlässig ausgelöst.
Die obigen und andere Aufgaben werden ebenso durch eine Steuervorrichtung für eine
Vorrichtung zum Insassenschutz erreicht, die einen Innensensor aufweist, der in einem In
nenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, um eine Beschleunigung des Fahrzeuges nach
zuweisen und um ein Beschleunigungssignal, das repräsentativ dafür ist auszugeben, um
fassend: wenigstens einen Frontsensor, der in einem Frontbereich des Fahrzeugs vorge
sehen ist, um die Beschleunigung des Fahrzeuges festzustellen, um ein erstes Nachweis
signal auszugeben, wenn eine erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird,
und um ein zweites Nachweissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprall
beschleunigung registriert wurde, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleuni
gung ist; und eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor ver
bunden ist, und die ein Beschleunigungssignal dieses Innensensors und das erste und
zweite Nachweissignal des Frontsensors empfängt, die einen integrierten Wert des Be
schleunigungssignals des Innensensors erhöht, indem ein erster additiver Wert zu diesem
integrierten Wert addiert wird, wenn das erste Nachweissignal empfangen wird, um diesen
integrierten Wert weiter zu erhöhen, indem ein zweiter additiver Wert, der größer als der er
ste additive Wert ist, zu diesem integrierten Wert zu addieren, wenn das zweite Nachweis
signal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz auszulösen, wenn die
ser integrierte Wert einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Gemäß einer solchen Konfiguration gibt der Frontsensor, der im Frontbereich des Fahrzeu
ges vorgesehen ist, ein erstes Nachweissignal aus, wenn die erste vorbestimmte Aufprall
beschleunigung registriert wird, und gibt ein zweites Nachweissignal aus, wenn die zweite
vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbe
schleunigung ist, registriert wird. Der integrierte Wert des Beschleunigungssignals des In
nensensors wird erhöht, falls das erste Nachweissignal empfangen wird, und wird weiter er
höht, falls das zweite Nachweissignal empfangen wird. Dadurch überschreitet der inte
grierte Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den Schwellwert ohne Verzö
gerung, und die Vorrichtung zum Insassenschutz wird zuverlässig ausgelöst.
Ferner werden die obigen und weitere Aufgaben durch eine Steuervorrichtung für eine Vor
richtung zum Insassenschutz gelöst, die einen Innensensor aufweist, der in einem Innen
raum eines Fahrzeuges vorgesehen ist, die eine Beschleunigung des Fahrzeuges nach
weist und ein dafür repräsentatives Beschleunigungssignal ausgibt, umfassend: wenigstens
einen Frontsensor, der in einem Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen ist, um die Be
schleunigung des Fahrzeugs nachzuweisen, um ein erstes Nachweissignal auszugeben,
wenn eine erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird, und um ein zweites
Nachweissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die
größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung ist, registriert wird; und eine
Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, um das
Beschleunigungssignal des Innensensors und das erste und zweite Nachweissignal des
Frontsensors zu empfangen, um als Schwellwert einen Standardschwellwert festzulegen,
wenn das erste und zweite Nachweissignal nicht empfangen wird, um einen ersten niedri
gen Schwellwert, der niedriger als der Standardschwellwert ist, als Schwellwert festzulegen,
wenn das erste Nachweissignal empfangen wird, um einen zweiten niedrigen Schwellwert,
der niedriger als der erste niedrige Schwellwert ist, als Schwellwert festzulegen, wenn das
zweite Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz aus
zulösen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals dieses Innensensors grö
ßer ist als der Schwellwert.
In einer solchen Konfiguration wird der erste niedrige Schwellwert, der niedriger als der
Standardschwellwert ist, als der Schwellwert festgelegt, falls ein Nachweissignal empfangen
wird, und wird der zweite niedrige Schwellwert, der niedriger als der erste niedrige Schwell
wert ist als der Schwellwert festgelegt, falls das zweite Nachweissignal empfangen wird.
Dadurch überschreitet der integrierte Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors
den Schwellwert ohne Verzögerung, und die Vorrichtung zum Insassenschutz wird zuver
lässig ausgelöst.
Weitere Möglichkeiten der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden durch die
nachfolgende ausführliche Beschreibung offensichtlich. Jedoch sollte beachtet werden, daß
die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Aus
führungsformen der Erfindung wiedergeben, nur der Veranschaulichung dienen, und daß
sich der Schutzbereich auch auf verschiedene Änderungen und Modifizierungen erstreckt,
die auf Grundlage der Beschreibung der Erfindung für Fachleute naheliegend sind.
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und damit einhergehenden Vorteile
der vorliegenden Erfindung können vollständig gewürdigt werden, wenn sie mit Hilfe der
folgenden Beschreibung und einhergehenden Abbildungen besser verstanden werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Er
findung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Frontsensors von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Signaleingangsschaltung der Steuer
einheit von Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ist ein veranschaulichendes Diagramm zur Erklärung der Wirkungsweise des
Frontsensors von Fig. 2;
Fig. 5 und
Fig. 6 sind Flußdiagramme für den Mikrocomputer von Fig. 1;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für den Mikrocomputer von Fig. 1 und zeigt eine zweite
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und stellt zusammen mit Fig. 5
die Flußdiagramme des Mikrocomputers dar;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Er
findung wiedergibt;
Fig. 9 ist ein Schaltbild, das ein weiteres Beispiel des Frontsensors von Fig. 1 zeigt;
Fig. 10 ist eine veranschaulichende Zeichnung, um die Wirkungsweise des Front
sensors von Fig. 9 zu erklären;
Fig. 11 und
Fig. 12 sind Flußdiagramme für den Mikrocomputer von Fig. 1 und zeigen eine vierte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Er
findung zeigt;
Fig. 14 und
Fig. 15 sind Flußdiagramme des Mikrocomputers von Fig. 1 und zeigen eine sechste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 16, 17 und
Fig. 18 sind Flußdiagramme des Mikrocomputers von Fig. 1 und zeigen eine siebte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 wird mit dem Bezugszeichen 1 eine Steuereinheit bezeichnet. Die Steuereinheit 1
umfaßt einen Mikrocomputer 2, eine Signaleingangsschaltung 3, und eine Auslöseschal
tung 4. Der Mikrocomputer 2 empfängt ein Sensorsignal von einem Frontbereichs-
Beschleunigungssensor (im folgenden Frontsensor genannt) 5 über eine Signaleingangs
schaltung 3, empfängt ein Sensorsignal von einem Innenraum-Beschleunigungssensor (im
folgenden Innensensor genannt) 6, und gibt ein Kollisionsnachweissignal an die Auslöse
schaltung 4 auf Grundlage der Sensorsignale der Beschleunigungssensor 5 und 6. Nach
dem Empfang des Kollisionsnachweissignals gibt die Auslöseschaltung 4 ein Auslösesignal
an die Vorrichtung zum Insassenschutz 9 aus, und wodurch die Vorrichtung zum Insassen
schutz 9 ausgelöst wird. Im konkreten Fall ist die Vorrichtung zum Insassenschutz 9 ein Air
bag oder ein Sitzgurtstraffer. Die Steuereinheit 1 ist in einer Bodenröhre im Fahrzeuginnen
raum vorgesehen.
Der Frontsensor 5 ist in einem mittleren Bereich des Frontbereichs des Fahrzeuges vorge
sehen, wo ein Aufprall leicht absorbiert werden kann zum Beispiel in der Nähe eines Küh
lers, wie zum Beispiel einem mittleren Bereich einer Kühleranbringung. Da dies ein relativ
weiches Teil einer Karosserie ist, kann der Stoß durch eine Kollision leicht absorbiert wer
den, und die Übertragung einer Kollisionsbeschleunigung auf die Bodenröhre findet oft nur
in abgeschwächter Form statt. Wenn der Frontsensor 5 eine vorbestimmte Kollisionsbe
schleunigung nachweist, gibt die Steuereinheit 1 ein dafür repräsentatives Nachweissignal
als Sensorsignal aus. Da die Funktionsweise des Frontsensors eine Temperaturkompensa
tion aufweist, die unten beschrieben wird, kann der Frontsensor angebracht werden, ohne
daß in Betracht gezogen werden muß, ob er Wärme von einem Motor empfängt. Die Konfi
guration der Schaltung des Frontsensors 5 ist in Fig. 2 gezeigt.
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel des Frontsensors 5 von Fig. 1 zeigt.
Der Frontsensor 5 umfaßt ein piezoelektrisches Element 10, um eine Beschleunigung
nachzuweisen, eine Verstärkungsschaltung, die erste und zweite nicht-invertierende Ver
stärkungsschaltungen 11 und 12 und eine Differenzverstärkungsschaltung 13 aufweist, ei
ne Vorspann-Widerstandsschaltung 14, einen Kondensator 15, ein Element zur Tempera
turkompensation 16, das als temperaturkompensierende Vorrichtung wirkt, ein Schaltkreis
17 zur Bereitstellung einer Referenzspannung, und eine Vergleichsschaltung 18.
Die erste nicht-invertierende Verstärkungsschaltung 11 der Verstärkungsschaltung hat ei
nen Operationsverstärker 19 vom Typ eines bipolaren Transistors und einen Widerstand
21, der zwischen dem negativen Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 19 eingebaut
ist. Die zweite nicht-invertierende Verstärkungsschaltung 12 der Verstärkungsschaltung hat
einen Operationsverstärker 20 vom Typ eines bipolaren Transistors und einen Widerstand
22, der zwischen einem negativen Eingang und einem Ausgang des Verstärkers 20 einge
baut ist. Die Verstärker 19 und 20 werden über die Leitung 23 zur Spannungsversorgung
der Sensoren mit einer Betriebsspannung versorgt. Wie unten beschrieben wird, liefert die
Steuereinheit 1 eine vorbestimmte konstante Spannung an die Leitung 23 zur Spannungs
versorgung der Sensoren mit Hilfe der Signaleingangsschaltung 3. Ein positiver Eingang
des Operationsverstärkers 19 der ersten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung 11 ist
mit einem Ende des piezoelektrischen Elements 10 verbunden, und positiver Eingang des
Operationsverstärkers 20 der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung 12 ist mit
dem anderen Ende des piezoelektrischen Elements 10 verbunden. Dadurch werden die
Ausgangsspannungen an beiden Enden des piezoelektrischen Elements 10 nicht-
invertierend verstärkt und werden durch die erste bzw. zweite nicht-invertierende Verstär
kungsschaltung 11 und 12 zu niedrigen Impedanzen konvertiert. Da die Ausgangsspan
nungen des piezoelektrischen Elements 10 dadurch, daß ein Kondensator 15 parallel zum
piezoelektrischen Element 10 geschaltet wird, wie weiter unten beschrieben wird, abge
senkt wird, werden die Widerstände 21 und 22 der ersten und zweiten nicht-invertierenden
Verstärkungsschaltungen 11 und 12 auf einen relativ hohen Wert gesetzt, so daß die Ab
nahme der Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Elements 10 durch die Verstär
kung der Operationsverstärker 19 und 20 wettgemacht werden kann.
Die Differenzverstärkungsschaltung 13 der Verstärkungsschaltung hat einen Operations
verstärker 24, der vom Typ eines bipolaren Transistors ist. Eine Versorgungsspannung des
Verstärkers 24 wird durch die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren bereit
gestellt. Ein negativer Eingang des Verstärkers 24 ist über einen Widerstand 25 mit dem
Ausgang des Operationsverstärkers 19 der ersten nicht-invertierenden Verstärkungs
schaltung 11 verbunden, und ebenso mit einem Ausgang des Verstärkers 24 über eine
Parallelschaltung mit einem Widerstand 26 und einem Kondensator 27 verbunden. Ein po
sitiver Eingang des Verstärkers 24 ist über einen Widerstand 28 mit dem Ausgang des
Operationsverstärkers 20 der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung 12 ver
bunden und erhält ebenso ein Referenzpotential von der Referenzspannungsschaltung 17
über eine Parallelschaltung, bestehend aus einem Widerstand 29 und einen Kondensator
30. Die Differenzverstärkungsschaltung 13 verstärkt und integriert die Differenz der Aus
gangssignale der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen 11 und
12, und gibt einen integrierten Wert der durch das piezoelektrische Element 10 registrierten
Beschleunigung aus. Wie unten beschrieben wird, wird die Referenzspannung, die durch
die Referenzspannungsschaltung 17 an die Differenzverstärkungsschaltung 13 angelegt
wird, über einen Pufferverstärker für die Referenzspannung 35 ausgegeben, um so eine
Anpassung an die Ausgangsimpedanzen der ersten und zweiten nicht-invertierenden Ver
stärkungsschaltungen 11 und 12 zu erreichen. Folglich wird das Verhältnis der Gleichtakt
unterdrückung (common mode rejection ratio) der Differenzverstärkungsschaltung 13 groß.
Dadurch wird ein Einfluß einer Offset-Spannung aufgrund einer Zunahme der Verstärkung
der nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen 11 und 12 durch die Differenzverstär
kungsschaltung 13 unterdrückt.
Die Vorspann-Widerstandsschaltung 14 hat einen Vorspann-Widerstand 31, der zwischen
den positiven Eingängen der ersten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung 11 und
dem Referenzpotential der Referenzspannungsschaltung 17 eingebaut ist, und einen Vor
spann-Widerstand 32, der zwischen dem positiven Eingang der zweiten nicht-
invertierenden Verstärkungsschaltung 12 und dem Referenzpotential der Referenzspan
nungsleitung 17 eingebaut ist. Der Kondensator 15 ist parallel zum piezoelektrischen Ele
ment 10 geschaltet, so daß die zusammen mit dem piezoelektrischen Element 10 resultie
rende Kapazität zunimmt. Dadurch wird eine untere Abschneidefrequenz herabgesenkt,
ohne daß die Widerstandswerte der Vorspann-Widerstände 31 und 32 angehoben werden,
und dadurch können Geschwindigkeitsänderungen aufgrund von Kollisionen leichter regi
striert werden. Von diesem Gesichtspunkt aus ist es wünschenswert, eine Frequenz sogar
unterhalb von zum Beispiel 10 Hz zu erreichen. Wenn die Vorspann-Widerstände 31 und
32 auf hohe Widerstandswerte von zum Beispiel um die 100 MΩ gesetzt werden, um die
untere Abschneidefrequenz herabzusenken, so ist es nicht möglich, solche Widerstände
unter einer normalen Atmosphäre zu verwenden. Ebenso kann, wenn die Vorspann-
Widerstände 31 und 32 auf die oben genannten hohen Widerstandswerte gesetzt werden,
unter dem Einfluß eines Vorspann-Stroms eine Gleichspannung am piezoelektrischen Ele
ment 10 erzeugt werden, und dadurch kann eine Migration im piezoelektrischen Element
verursacht werden. Deshalb ist es wünschenswert, die Vorspann-Widerstände 31 und 32
auf Werte von etwa 1 MΩ zu setzen. Da die untere Abschneidefrequenz durch die resultie
rende Kapazität des piezoelektrischen Elements 10 und des Kondensators 15 und der Wi
derstandswerte der Vorspann-Widerstände 31 und 32 bestimmt wird, wird die Kapazität des
Kondensators 15 so eingestellt, daß die Vorspann-Widerstände 31 und 32 Widerstands
werte um etwa 1 MΩ haben und ferner so, daß die untere Abschneidefrequenz einen nied
rigen Wert unterhalb von zum Beispiel 10 Hz aufweist. Obwohl die Ausgangsspannung des
piezoelektrischen Elements 10 durch den zum piezoelektrischen Element 10 parallel ge
schalteten Einbau des Kondensators 15 verringert wird, wird dies durch die Verstärkungs
zunahme der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen 11 und 12
wettgemacht, wie oben beschrieben. Da ebenso eine Temperaturabhängigkeit der Aus
gangsspannung des piezoelektrischen Elements 10 durch den parallelen Einbau des Kon
densators 15 offensichtlich wird, wird ein Element 16 zur Temperaturkompensation bereit
gestellt, um die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung des piezoelektrischen
Elements 10 zu kompensieren. Die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung des
piezoelektrischen Elements ist eine monoton zunehmende Funktion. Deshalb erhöht sich
die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements 10, wenn die Temperatur zunimmt
und nimmt ab, wenn die Temperatur abnimmt.
Das Element zur Temperaturkompensation 16 wird zwischen negativem Eingang des Ope
rationsverstärkers 19 der ersten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung 11 und dem
negativen Eingang des Operationsverstärkers 20 der zweiten nicht-invertierenden Verstär
kungsschaltung 12 eingebaut. In diesem Beispiel ist das Element zur Temperaturkompen
sation 16 ein Posistor. Der Posistor 16 verringert die Verstärkungen der ersten und zweiten
nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen 11 und 12, wenn die Temperatur zunimmt
und erhöht diese Verstärkungen, wenn die Temperatur abnimmt. Dadurch wird die Aus
gangsspannung des piezoelektrischen Elements 10 gegenüber Temperaturschwankungen
stabilisiert. Da die Verstärkungsfaktoren der nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen
11 und 12 durch ein einziges Element zur Temperaturkompensation 16 angepaßt werden,
kann eine Verringerung der Anzahl der Bausteine der Schaltung und eine Vereinfachung
des Schaltungsaufbaus erreicht werden.
Die Referenzspannungsleitung 17 weist eine Reihenschaltung von spannungsteilenden
Widerständen 33 und 34 auf, die zwischen der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der
Sensoren und Masse eingebaut sind und den Pufferverstärker für die Referenzspannung
35, der ein Operationsverstärker vom bipolaren Transistortyp ist. Der Pufferverstärker 35
erhält am positiven Eingang eine Spannung, die durch die spannungsteilenden Widerstän
de 33 und 34 dividiert wird, während sein negativer Eingang mit seinem Ausgang verbun
den ist. Die Referenzspannungsschaltung 17 stellt über den Pufferverstärker 35 der Diffe
renzverstärkungsschaltung 13 und der Vorspann-Widerstandsschaltung 14 ein Referenz
potential zur Verfügung. Dadurch kann ein Anpassen an die Ausgangsimpedanzen der
nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen 11 und 12 erreicht werden, und dadurch wird
das Verhältnis der Gleichtaktunterdrückung (common mode rejection ratio) der Differenz
verstärkungsschaltung 13 erhöht. Eine Betriebsspannung des Pufferverstärkers 35 für die
Referenzspannung wird durch die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren be
reitgestellt. Da das Ausgangssignal des Frontsensors 5 in Form von Stromänderungen
über die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren an die Steuereinheit 1 ausge
geben wird, wie weiter unten beschrieben wird, werden die spannungsteilenden Widerstän
de 33 und 34 auf relativ hohe Werte von einigen kΩ eingestellt, so daß ein Strom, der
durch die Widerstände 33 und 34 über Masse fließt, klein wird. Nebenbei wird in diesem
Beispiel das Referenzpotential an die Vorspannwiderstandsschaltung 14 mit Hilfe des Puf
ferverstärkers für die Referenzspannung 35 angelegt, aber es ist auch hinnehmbar an die
Vorspann-Widerstandsschaltung 14 direkt die durch die Widerstände 33 und 34 geteilte
Spannung anzulegen.
Die Vergleichsschaltung 18 hat einen Komparator 36, der aus einem Operationsverstärker
vom Typ eines bipolaren Transistors besteht. Eine Spannungsversorgung des Komparators
36 wird durch die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren zur Verfügung ge
stellt. Ein positiver Eingang des Komparators 36 ist mit dem Ausgang der Differenzverstär
kungsschaltung 13 über einen Widerstand 37 verbunden. Ein negativer Eingang des Kom
parators 36 liegt an einer Referenzspannung Eth an, die aus einer Reihenschaltung eines
Widerstandes 38 und einer Zenerdiode 39, die zwischen die Leitung 23 zur Spannungsver
sorgung der Sensoren und Masse eingebaut ist, gegeben. Die Referenzspannung Eth ist
ein Schwellwert für den Nachweis einer vorbestimmten Aufprallbeschleunigung und wird
experimentell festgelegt, zum Beispiel auf Grundlage einer Kollisionsbeschleunigung, die
erfordert, daß eine Vorrichtung zum Insassenschutz ausgelöst wird. Ein Ausgang des
Komparators 36 ist mit einer Basis eines Schalttransistors 41 über einen Widerstand 40
verbunden, und ist ebenso mit seinem eigenen positiven Eingang über eine Reihenschal
tung bestehend aus einer Diode 42 und einem Widerstand 43 verbunden. Die Diode 42 ist
so eingebaut, daß die Richtung vom Ausgang zum positiven Eingang der Durchlaßrichtung
entspricht. Die Diode 42 und die Widerstände 37 und 43 bilden eine Schaltung für den
Komparator 36 zur Vermeidung von schnellem Hin- und Herschalten des Komparators
(Chattering). Dabei wird, wenn das Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13
die Referenzspannung Eth übersteigt, das Ausgangssignal hoher Amplitude (High Level)
des Komparators 36 zur Rückkopplung in den positiven Eingang verwendet. Dadurch wird
ein Chattering des Komparators 36 verhindert. Ein Emitter des Schalttransistors 41 ist ge
erdet, und sein Kollektor ist mit der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren
über einen Widerstand 44 verbunden. In der Vergleichsschaltung 18, die wie oben be
schrieben aufgebaut ist, weist das Ausgangssignal des Komparators 36 eine niedrige Am
plitude (Low Level) auf, wenn der Ausgang der Differenzverstärkungsschaltung 13, nämlich
ein integrierter Wert der Beschleunigung kleiner als die Referenzspannung Eth ist, und der
Schalttransistor 41 ist ausgeschaltet (Aus-Zustand). Wenn der Ausgang der Differenzver
stärkungsschaltung 13 größer ist als die Referenzspannung Eth, so gibt der Komparator 36
ein Signal hoher Amplitude (High Level) aus, das anzeigt, daß eine vorbestimmte Aufprall
beschleunigung registriert wurde und der Schalttransistor 41 wird eingeschaltet (Ein-
Zustand). Dadurch fließt ein Strom durch den Widerstand 44 und den Widerstand 41 von
der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren über die Masse, und dadurch wird
ein Stromwert in der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren höher. Das heißt,
das Nachweissignal, das repräsentativ ist für den Nachweis einer vorbestimmten Aufprall
beschleunigung, wird als Stromänderung in die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der
Sensoren ausgegeben.
Die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren des Frontsensors 5 ist mit der Si
gnaleingangsschaltung 3 der Steuereinheit über ein Übertragungskabel 45 verbunden, und
liegt auf einer vorbestimmten konstanten Spannung, die durch eine Einheitsspannungsver
sorgungsleitung 54 (abgebildet in Fig. 3) in der Steuereinheit 1 über die Signaleingangs
schaltung 3 bereitgestellt wird. Unter dem Gesichtspunkt der Rauschverhinderung wird in
diesem Beispiel ein doppelt geführtes und verdrilltes, sogenanntes Twisted-Pair Kabel als
Übertragungskabel 45 verwendet. Das Nachweissignal des Frontsensors 5 wird an der Si
gnaleingangsschaltung 3 der Steuereinheit 1 über das Twisted-Pair Kabel 45 als veränder
licher Strom in die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren eingespeist. Da üb
rigens die Operationsverstärker 19, 20, 24, 35 und 36 des Frontsensors 5 mit einem nahe
zu konstanten Strom arbeiten, beeinflußt der Versorgungsstrom der Operationsverstärker
19, 20, 24, 35 und 36 nicht das als Stromschwankung ausgegebene Sensorsignal.
Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel der Signaleingangsschaltung 3 von Fig. 1
zeigt. Die Signaleingangsschaltung 3 hat eine Stromspiegelschaltung 52, die ein Paar von
Transistoren 50 und 51 und einen Nachweiswiderstand 53 aufweist. Ein Transistor 50 der
Stromspiegelschaltung 52 ist mit seinem Emitter mit der Einheitsspannungsversorgungs
leitung 54 verbunden und mit seinem Kollektor mit der Leitung 23 zur Spannungsversor
gung des Frontsensors 5 über ein Twisted-Pair Kabel 45, und an seiner Basis ist er mit dem
Kollektor und einer Basis des anderen Transistors 51 verbunden. Ein Emitter des anderen
Transistors 51 ist mit der Einheitsspannungsversorgungsleitung 54 verbunden, und sein
Kollektor ist über den Nachweiswiderstand 53 mit der Masse verbunden. Das Nachweissi
gnal vom Frontsensor 5 wird als Spannungssignal an den Mikrocomputer 2 über den
Nachweiswiderstand 53 ausgegeben.
Fig. 4 ist ein veranschaulichendes Diagramm zu Erläuterung der Arbeitsweise des Front
sensors 5 von Fig. 2. In Fig. 4 zeigt das Diagramm mit Bezugszeichen (a) das Ausgabesi
gnal der Differenzverstärkungsschaltung 13, nämlich einen integrierten Wert einer Be
schleunigung, das Diagramm mit Bezugszeichen (b) zeigt den einen Schaltvorgang des
Schalttransistors 41 der Vergleichsschaltung 18, und das Diagramm mit Bezugszeichen (c)
zeigt eine Änderung des Stromes in der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Senso
ren.
Wenn das piezoelektrische Element 10 überhaupt keine Beschleunigung feststellt, so gibt
die Differenzverstärkungsschaltung 13 eine vorbestimmte Spannung aus, die niedriger als
die Referenzspannung Eth der Vergleichsschaltung 18 ist und die auf dem Referenzpoten
tial der Referenzspannungsschaltung 17 basiert. Dadurch ist der Ausgang des Kompara
tors 36 auf niedriger Amplitude (Low Level), der Schalttransistor 41 ist ausgeschaltet (Aus-
Zustand), und ein Strom der durch die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren
und die Stromversorgungsleitung für die Einheit 54 fließt, hat einen bestimmten Wert und
ändert sich nicht. In der Signaleingangsschaltung 3 der Steuereinheit 1 gibt das Paar von
Transistoren 50 und 51 einen Strom an den Nachweiswiderstand aus, basierend auf den
Basis-Emitter Spannungen entsprechend dem bestimmten Strom, der durch die Stromver
sorgungsleitung für die Einheit 54 fließt. Somit wird ein vorbestimmtes Spannungssignal,
das anzeigt, daß der Frontsensor 5 kein Nachweissignal ausgegeben hat, über den Nach
weissensor 53 an den Mikrocomputer 2 ausgegeben. Der Mikrocomputer 2 empfängt das
vorbestimmte Spannungssignal über eine A/D-Wandlung.
Wenn auf der anderen Seite das piezoelektrische Element 10 eine Beschleunigung regi
striert, so gibt die Differenzverstärkungsschaltung 13 eine Spannung aus, die repräsentativ
für einen integrierten Wert der Beschleunigung ist, wie in Fig. 4(a) gezeigt wird. Wenn das
Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13 die Referenzspannung Eth über
schreitet, so gibt der Komparator 36 der Vergleichsschaltung 18 das Signal hoher Amplitu
de (High Level) aus, und der Schalttransistor 41 wird eingeschaltet, wie in Fig. 4(b) gezeigt
wird. Dadurch fließt ein Strom durch den Widerstand 44 und den Widerstand 41 von der
Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren über die Masse, und ein Stromwert in
der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren nimmt zu, wie in Fig. 4(c) gezeigt
ist, und dadurch wird ein Nachweissignal an die Signaleingangsschaltung 3 der Steuerein
heit 1 ausgegeben. In der Signaleingangsschaltung 3 variiert eine Basis-Emitter Spannung
des einen Transistors 50 der Stromspiegelschaltung 52 gemäß der Stromänderung in der
Stromversorgungsleitung der Einheit 54, nämlich das Nachweissignal des Frontsensors 5.
Dadurch gibt der andere Transistor 51 einen Kollektorstrom an den Nachweiswiderstand 53
aus, so daß eine Basis-Emitter Spannung des anderen Transistors 51 auf dem gleichen
Potential ist wie die Basis-Emitter Spannung des einen Transistors 50. Dadurch wird das
Nachweissignal des Frontsensors 5 als ein Spannungssignal über dem Nachweiswider
stand 53 ausgegeben, und der Mikrocomputer 2 empfängt das Spannungssignal über eine
A/D Wandlung.
Obwohl im Frontsensor 5 von Fig. 2 die Differenzverstärkungsschaltung 13 nur eine inte
grierende Funktion hat, ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung darauf zu begren
zen. Zusammen mit der Differenzverstärkungsschaltung 13 oder anstelle der Differenzver
stärkungsschaltung 13 können die ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungs
schaltungen 11 und 12 eine integrierende Funktion haben. In diesem Fall, der gestrichelt in
Fig. 2 angedeutet ist, sind Kondensatoren 56 und 57 jeweils parallel zu den Widerständen
21 und 22 geschaltet. Dadurch werden nicht-invertierende Verstärkungsschaltungen 11
und 12 geschaffen, die eine integrierende Funktion haben.
Gemäß der Konfiguration der Schaltung von Fig. 2 werden die Fluktuationen des Aus
gangssignals des piezoelektrischen Elements aufgrund von Änderungen der Umgebungs
temperatur durch die Verstärkungsanpassung der nicht-invertierenden Verstärkungsschal
tungen 11 und 12 kompensiert, mit Hilfe des Elementes 16 zur Temperaturkompensation.
Dadurch entstehen keine Fluktuationen des Sensorausgangssignals des Frontsensors 5
aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur, selbst wenn der Frontsensor 5
an einer Stelle angebracht ist, an der extreme Temperaturschwankungen auftreten, wie
zum Beispiel wenn er der durch den des Fahrzeugmotor abgegebenen Wärme direkt aus
gesetzt ist.
Außerdem wird durch die parallele Schaltung des Kondensators 15 mit dem piezoelektri
schen Element 10 die resultierende Kapazität erhöht. Dadurch kann die untere Abschnei
defrequenz herabgesenkt werden, ohne daß die Widerstandswerte der Vorspann-
Widerstände 31 und 32 erhöht werden müssen. Da eine niedrigere Frequenzkomponente
an die Vergleichsschaltung 18 ausgegeben wird, wird hierdurch ein Nachweis eines Zu
sammenstoßes in der Vergleichsschaltung 18 leichter möglich, und das Nachweissignal
kann zuverlässig ausgegeben werden. Ebenso ist es nicht notwendig, die Vorspann-
Widerstände 31 und 32 auf so hohe Widerstandswerte einzustellen, daß sie nicht in einer
gewöhnlichen Atmosphäre verwendet werden können. Ferner kann die Migration im piezo
elektrischen Element 10 vermieden werden, die dann auftritt, wenn die Vorspann-
Widerstände 31 und 32 auf hohe Widerstandswerte eingestellt werden.
Ebenso kann schnelles Hin- und Herschalten (Chattering) des Komparators 36 verhindert
werden, indem das Ausgangssignal des Komparators 36 zu seinem Eingangssignal rück
gekoppelt wird. Deswegen kann die Anordnung der Schaltung vereinfacht werden, vergli
chen mit dem Fall, bei dem Chattering dadurch verhindert wird, daß eine Referenzspan
nung des Komparators variiert wird.
Ferner wird das Nachweissignal des Frontsensors 5 an die Signaleingangsschaltung 3 der
Steuereinheit 1 als Stromänderung in den Spannungsleitungen 23, 45 und 54 übertragen.
Deswegen ist es nicht notwendig, daß eine Signalleitung bereitgestellt wird. Ebenso kann
ein Rauschen effektiver unterdrückt werden, da es nicht notwendig ist, die Masse der Ka
rosserie des Wagens als eine Referenzspannung zu verwenden.
Ferner wird Signaleingangsschaltung 3 der Steuereinheit 1 unter Verwendung der Strom
spiegelschaltung 52, die die Transistoren 50 und 51 umfaßt, gebildet. Da sich die Tempe
raturabhängigkeiten der Basis-Emitter Spannungen der Transistoren 50 und 51 gegenseitig
aufheben, wird deswegen keine Vorrichtung zur Kompensation von Temperaturschwan
kungen benötigt. Da die Signaleingangsschaltung 3 ferner mit einer Spannung arbeitet, die
hat auch den Frontsensor 5 versorgt, besteht keine Notwendigkeit eine weitere Betriebs
spannung bereitzustellen, und der Aufbau der Signaleingangsschaltung 3 kann extrem ver
einfacht werden.
Der Beschleunigungssensor im Innenraum des Fahrzeuges 6 von Fig. 1 ist zusammen mit
der Steuereinheit 1 in einer Bodenröhre im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen. Der Innen
sensor 6 registriert eine Beschleunigung, die auf die Bodenröhre übertragen wird und gibt
an den Mikrocomputer 2 ein Beschleunigungssignal Gt aus, das repräsentativ für das Sen
sorausgangssignal ist. Da der Innensensor 6 in einer Bodenröhre im Fahrzeuginneren vor
gesehen ist, besteht im Fall eines Zusammenstoßes, bei dem eine auf die Bodenröhre
übertragene Kollisionsbeschleunigung abgeschwächt wird, die Gefahr, daß ein Aufprall
durch ein Zusammenknautschen der Karosserie absorbiert wird, so daß die Aufprallbe
schleunigung, die durch den Innensensor 6 registriert wird, gering ist. Jedoch kann im Fall
einer Kollision, wie zum Beispiel eines Frontalzusammenstoßes, bei dem die Kollisionsbe
schleunigung leicht an die Bodenröhre übertragen wird, die Kollisionsbeschleunigung früh
zeitig durch den Innensensor 6 registriert werden. Als Innensensor kann ein wohlbekannter
Beschleunigungssensor verwendet werden.
Der Mikrocomputer 2 der Steuereinheit 1 führt die folgenden Steuerbefehle gemäß den
Flußdiagrammen von Fig. 5 aus, wie nachfolgend beschrieben. Wenn der Frontsensor 5
kein Nachweissignal ausgibt, so legt der Mikrocomputer 2 einen ersten Schwellwert Vth1
fest und entscheidet, ob ein integrierter Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt des In
nensensors 6 größer ist als dieser erste Schwellwert Vth1. Und wenn der integrierte Wert
ΔVt größer ist als der erste Schwellwert Vth1, so erkennt der Mikrocomputer 2, daß das
Fahrzeug einen Zusammenstoß erleidet, der das Auslösen der Vorrichtung zum Insassen
schutz 7 erfordert, und gibt das Kollisionsnachweissignal an die Auslöseschaltung 4 aus.
Wenn das Nachweissignal vom Frontsensor 5 ausgegeben wird, so legt der Mikrocomputer
2 einen zweiten Schwellwert Vth2 auf Grundlage eines Vergleiches zwischen dem inte
grierten Wert ΔVt und dem zweiten Schwellwert Vth2, der niedriger ist als der erste
Schwellwert Vth1, fest und entscheidet, ob das Fahrzeug einen Zusammenstoß unterleidet.
Wenn der integrierte Wert ΔVt den zweiten Schwellwert Vth2 überschreitet, so erkennt der
Mikrocomputer 2, daß das Fahrzeug einen Zusammenstoß erleidet, und gibt ein Kollisions
nachweissignal an die Auslöseschaltung 4 aus. Wenn der integrierte Wert ΔVt kleiner ist als
der zweite Schwellwert Vth2, so entscheidet der Mikrocomputer weiter, ob das Fahrzeug ei
nen Zusammenstoß erleidet auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem integrierten
Wert ΔVt und dem ersten Schwellwert Vth1.
Fig. 5 und 6 sind Flußdiagramme des Mikrocomputer von Fig. 1. Die Verbindungspunkte A
und B von Fig. 6 sind mit den gleichbezeichnenden Verbindungspunkten A und B von Fig.
5 verbunden.
Wenn durch das Einschalten einer Zündung des Fahrzeuges (in den Zeichnungen nicht
abgebildet) eine Stromquelle zur Verfügung gestellt wird, so startet der Mikrocomputer 2
das Steuerprogramm gemäß den Flußdiagrammen, und geht nach einer Initialisierung in
einem Schritt 60 zu einem Schritt 61 über.
Im Schritt 61 empfängt der Mikrocomputer 2 das Beschleunigungssignal Gt des Innensen
sors 6, und entscheidet, ob ein absoluter Wert des Beschleunigungssignals Gt größer ist
als ein Referenzwert Gto. Der Referenzwert Gto ist ein Referenzwert für die Entscheidung,
ob das Beschleunigungssignal Gt integriert werden soll. Der Referenzwert Gto ist so fest
gelegt, daß eine Integration des Beschleunigungssignals Gt nicht durchgeführt wird in sol
chen Fällen von Beschleunigungen des Fahrzeuges, die nicht auf einen Zusammenstoß
zurückzuführen sind, so wie sie zum Beispiel bei einem plötzlichen Bremsen usw. auftreten.
Wenn im Schritt 61 der absolute Wert des Beschleunigungssignals Gt kleiner ist als der
Referenzwert Gto, so führt der Mikrocomputer 2 eine Reset-Prozedur mit den Schritten 62-
67 durch und kehrt in den Schritt 61 zurück, nachdem die Reset-Prozedur ausgeführt wur
de. Im Schritt 62 der Reset-Prozedur wird entschieden, ob der integrierte Wert ΔVt des Be
schleunigungssignals Gt gleich "0" ist. Der integrierte Wert ΔVt wird in einem Schritt 68 er
mittelt, wie unten beschrieben wird. Wenn der absolute Wert des Beschleunigungssignals
den Referenzwert Gto nach dem Starten des Steuerprogramms noch nicht überschritten
hat, so hat der integrierte Wert ΔVt den ursprünglichen Wert, nämlich "0". Demzufolge kehrt
der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 62 direkt in den Schritt 61 zurück. Wenn der inte
grierte Wert ΔVt nicht "0" ist, so geht der Mikrocomputer 2 vom Schritt 62 in den Schritt 63
über, und entscheidet, ob der absolute Wert des integrierten Wertes ΔVt größer ist als ein
Reset-Referenzwert ΔVto. Der Reset-Referenzwert ΔVto ist ein Referenzwert, um zu ent
scheiden, ob der integrierte Wert ΔVt auf "0" zurückgesetzt werden soll (Reset). In dieser
Ausführungsform wird der Reset-Referenzwert ΔVto so festgelegt, daß a < ΔVto < 2a gilt. "a"
ist ein Subtraktionswert, wie weiter unten beschrieben wird. Wenn der absolute Wert des
integrierten Wertes ΔVt kleiner ist als der Referenzwert ΔVto, so geht der Mikrocomputer 2
vom Schritt 63 in den Schritt 64 über, setzt den integrierten Wert ΔVt und eine vordere Mar
ke auf "0" zurück (Reset), und kehrt zum Schritt 61 zurück. Die vordere Marke Fp wird
später beschrieben. Wenn der absolute Wert des integrierten Wertes ΔVt größer ist als der
Referenzwert ΔVto, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 63 in den Schritt 65 über
und entscheidet, ob der integrierte Wert ΔVt größer ist als "0". Wenn der integrierte Wert
DVt größer ist als "0", so wird der Subtraktionswert "a" vom integrierten Wert ΔVt im Schritt
66 abgezogen. Wenn der integrierte Wert ΔVt kleiner ist als "0", so wird der Subtraktions
wert "a" dem integrierten Wert ΔVt im Schritt 67 aufaddiert. Danach kehrt der Mikrocompu
ter 2 zum Schritt 61 zurück.
Da das Beschleunigungssignal Gt des Innensensors 6 durch Resonanzen usw. fluktuiert,
kann das Beschleunigungssignal Gt zeitweise kleiner werden als der Referenzwert Gto,
nachdem er zunächst während des Nachweises einer Kollisionsbeschleunigung größer
wurde als der Wert Gto. In einem solchen Fall wird in dieser Ausführungsform ein früherer
integrierter Wert nicht sofort auf "0" zurückgesetzt (Reset), sondern wird mit Hilfe des Sub
traktionswertes "a" allmählich in Richtung der Reset-Position zurückgerechnet. Wenn das
Beschleunigungssignal Gt den Referenzwert Gto wieder überschreitet, kann deswegen der
Integrationsprozeß vom früheren integrierten Wert aus weitergeführt werden, und dadurch
kann ein Kollisionsnachweis schnell getroffen werden. Unter Umständen kann der inte
grierte Wert ΔVt im Schritt 65 kleiner werden als "0", wenn zum Beispiel auf das Fahrzeug
von hinten aufgefahren wird. Da der integrierte Wert ΔVt in einem solchen Fall einen nega
tiven Wert annimmt, wird er in Schritt 67 in Richtung der Reset-Position berechnet. Dadurch
wird das längere Vorhandensein eines instabilen Signals verhindert.
Auf der anderen Seite geht der Mikrocomputer 2 vom Schritt 61 in den Schritt 68 über,
wenn der absolute Wert des Beschleunigungssignals Gt größer ist als der Referenzwert
Gto, und berechnet den integrierten Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt. Danach geht
der Mikrocomputer 2 in den Schritt 69 über und entscheidet, ob das Nachweissignal des
Frontsensors 5, das repräsentativ für den Nachweis der vorbestimmten Kollisionsbeschleu
nigung ist, empfangen wurde. Falls das Nachweissignal empfangen wird, setzt der Mikro
computer 2 die Frontmarke Fp auf "1" im nachfolgenden Schritt 70, und geht über zum
Schritt 71 von Fig. 6. Falls das Nachweissignal nicht empfangen wird, geht der Mikrocom
puter 2 direkt aus dem Schritt 69 in den Schritt 71 von Fig. 6 über. Die Frontmarke Fp ist
eine Marke, um anzugeben, ob das Nachweissignal des Frontsensors 5 empfangen wurde.
Die Frontmarke Fp wird bei der Initialisierung und im Schritt 64 auf "0" zurückgesetzt (Re
set).
Im Schritt 71 von Fig. 6 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob die Frontmarke Fp gleich "1"
ist. Wenn die Frontmarke Fp ungleich "1" ist, nämlich dann, wenn das Nachweissignal des
Frontsensors 5 nicht empfangen wurde, so geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 72
über. Im Schritt 72 wird entschieden, ob der integrierte Wert ΔVt des Beschleunigungssi
gnals Gt des Innensensors 6 größer ist als der erste Schwellwert Vth1. Wenn der integrierte
Wert ΔVt nicht größer ist als der erste Schwellwert Vth1, so kehrt der Mikrocomputer 2 in
den Schritt 61 von Fig. 5 zurück, und die oben geschilderte Steuerprozedur wird wiederholt.
Wenn der integrierte Wert ΔVt größer ist als der erste Schwellwert Vth1, so geht der Mikro
computer 2 in den Schritt 73 über, gibt das Kollisionsnachweissignal an die Steuerschaltung
4 aus und beendet den Steuerprozeß. Wenn auf der anderen Seite im Schritt 71 die Marke
Fp gleich "1" ist, nämlich dann, wenn das Nachweissignal des Frontsensors 5 empfangen
wurde, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 71 in einen Schritt 74 über, legt den
zweiten Schwellwert Vth2 fest, der niedriger als der erste Schwellwert Vth1 ist, und ent
scheidet, ob der integrierte Wert ΔVt größer ist als der zweite Schwellwert Vth2. Wenn der
integrierte Wert ΔVt größer ist als der zweite Schwellwert Vth2, so geht der Mikrocomputer
2 vom Schritt 74 in den Schritt 73 über, gibt das Kollisionsnachweissignal an die Auslöse
schaltung 4 aus, und beendet den Steuerprozeß. Wenn der integrierte Wert ΔVt nicht grö
ßer ist als der zweite Schwellwert Vth2, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 74 in
den oben erwähnten Schritt 72 über, und entscheidet weiterhin, ob der integrierte Wert ΔVt
größer ist als der erste Schwellwert Vth1. Wenn das Kollisionsnachweissignal im Schritt 73
an die Auslöseschaltung 4 ausgegeben wird, so gibt die Auslöseschaltung 4 ein Auslösesi
gnal an die Vorrichtung zum Insassenschutz 7 aus, wodurch die Vorrichtung zum Insas
senschutz 7, wie zum Beispiel ein Airbag, ausgelöst wird.
Gemäß der wie oben beschriebenen ersten Ausführung gibt der Frontsensor 5 ein Nach
weissignal aus, wenn er eine vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung registriert hat. Wenn
das Nachweissignal ausgegeben wurde, wird ein zweiter Schwellwert Vth2 festgelegt, der
kleiner ist als der erste Schwellwert Vth1, und es wird entschieden, ob der integrierte Wert
ΔVt des Beschleunigungssignals Gt des Innensensors 6 den zweiten Schwellwert Vth2
überschreitet. Der Frontsensor 5 ist im Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen, wie oben
beschrieben. Dadurch kann der Frontsensor 5 die Kollisionsbeschleunigung frühzeitig regi
strieren und ein Nachweissignal an die Steuereinheit 1 ausgeben, selbst wenn im Fall einer
Kollision die auf den in der Bodenröhre befindlichen Innensensor 6 übertragene Kollisions
beschleunigung abgeschwächt ist. Da der zweite Schwellwert Vth2 niedriger als der erste
Schwellwert Vth1 festgelegt wird, ist der integrierte Wert ΔVt des Innensensors 6 größer als
der zweite Schwellwert Vth2, und somit wird keine Verzögerung verursacht und die Vor
richtung zum Insassenschutz 7 wird zuverlässig ausgelöst. Auch wenn der integrierte Wert
ΔVt des Innensensors 6 den zweiten Schwellwert Vth2 nicht überschreitet und selbst wenn
das Nachweissignal des Frontsensors 5 empfangen wurde, entscheidet die Steuereinheit 1
ohne das Kollisionsnachweissignal an die Auslöseschaltung 4 auszugeben, ob der inte
grierte Wert ΔVt den ersten Schwellwert Vth1 überschreitet. Das heißt, wenn der integrierte
Wert ΔVt des Innensensors 6 nicht zunimmt, so löst die Steuereinheit 1 auch nicht die Vor
richtung zum Insassenschutz 7 aus. Dadurch kann verhindert werden, daß die Vorrichtung
zum Insassenschutz 7 durch ein Nachweissignal aufgrund einer Fehlfunktion des Frontsen
sors 5 ausgelöst wird.
Eine Empfindlichkeit des Frontsensors 5 kann leicht durch ein Ändern der Referenzspan
nung Eth geändert werden. Dadurch kann eine Anpassung der Empfindlichkeit gemäß des
Fahrzeugtyps usw. leicht durchgeführt werden, und es kann ebenso eine Streuung der
Empfindlichkeit reduziert werden.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm des Mikroprozessors 2 von Fig. 1, das eine zweite Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Flußdiagramm von Fig. 7 wird auf den Mi
krocomputer 2 anstelle des Flußdiagramms von Fig. 6 angewandt. Die Verbindungspunkte
A und B von Fig. 7 sind mit den gleich bezeichneten Verbindungspunkten A und B von Fig.
5 verbunden. Das heißt, Fig. 7 bildet zusammen mit Fig. 5 das Flußdiagramm für den Mi
krocomputer 2.
Der Mikrocomputer 2 der Steuereinheit 1 geht vom Schritt 69 oder dem Schritt 70 von Fig.
5 zu einem Schritt 80 von Fig. 7 über und entscheidet, ob die Frontmarke gleich "1" ist.
Wenn die Marke Fp ungleich "1" ist, so geht der Mikrocomputer aus dem Schritt 80 zu ei
nem Schritt 81 über, setzt als einen Schwellwert Vth für den integrierten Wert ΔVt des In
nensensors 6 einen Standardschwellwert Vtho fest, und geht weiter zu Schritt 82. Auf der
anderen Seite, wenn die Marke Fp im Schritt 80 gleich "1" ist, so geht der Mikrocomputer 2
in einen Schritt 83 über, berechnet einen niedrigen Schwellwert Vtho - Vsub, der niedriger
als der Standardschwellwert Vtho ist, indem er einen Dekrementwert Vsub vom Standard
schwellwert Vtho abzieht, und setzt den niedrigen Schwellwert Vtho - Vsub als den Schwell
wert Vth. Danach geht der Mikrocomputer in den Schritt 82 über. Im Schritt 82 wird ent
schieden, ob der integrierte Wert ΔVt des Innensensors 6 größer ist als der Schwellwert
Vth. Wenn der integrierte Wert ΔVt nicht größer ist als der Schwellwert Vth, so kehrt der Mi
krocomputer 2 zurück in den Schritt 61 von Fig. 5. Wenn der integrierte Wert ΔVt größer ist
als der Schwellwert Vth, so gibt der Mikrocomputer 2 das Kollisionsnachweissignal an die
Auslöseschaltung 4 in einen Schritt 84 aus, und beendet den Steuerprozeß. Konfiguration
und Arbeitsweise von anderen Teilen sind hier so wie im Zusammenhang mit der ersten
Ausführung beschrieben.
Gemäß der wie oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der niedrige Schwell
wert Vtho - Vsub, der niedriger als der Standardschwellwert Vtho ist, durch das Abziehen des
Dekrementwerts Vsub vom Standardschwellwert Vtho berechnet, falls das Nachweissignal
des Frontsensors 5 empfangen wird, und dieser niedrige Schwellwert als der Schwellwert
Vth für den integrierten Wert ΔVt des Innensensors 6 gesetzt. Selbst im Fall einer Kollision,
bei der die auf dem Innensensor 6 übertragenen Kollision abgeschwächt wird, wird deswe
gen der integrierte Wert ΔVt des Innensensors 6 größer als der Schwellwert Vth, ohne daß
eine Verzögerung verursacht wird und die Vorrichtung zum Insassenschutz 7 wird zuver
lässig ausgelöst. Zudem löst die Steuereinheit 1 die Vorrichtung zum Insassenschutz 7
selbst dann nicht aus, wenn das Nachweissignal des Frontsensors 5 empfangen wurde, es
sei denn, der integrierte Wert ΔVt des Innensensors 6 nimmt zu. Daher kann verhindert
werden, daß die Vorrichtung zum Insassenschutz 7 durch ein Nachweissignal aufgrund ei
ner Fehlfunktion des Frontsensors 5 ausgelöst wird.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen ist - wie oben beschrieben - der Frontsensor
5 in der Nähe des Kühlers in einem mittleren Teil des Fahrzeugfrontbereichs vorgesehen.
Daher kann der Frontsensor 5 die Kollisionsbeschleunigung frühzeitig erkennen und das
Nachweissignal an die Steuereinheit 1 ausgeben, selbst wenn im Fall einer Kollision die
Übertragung der Kollisionsbeschleunigung auf den Innensensor 6 abgeschwächt wird, zum
Beispiel in einer Kollision, bei der ein mittlerer Bereich des Fahrzeuges gegen einen Pfo
sten, wie zum Beispiel einen Lichtmast, prallt, oder einen Auffahrunfall, bei dem die Fahr
zeugfront unter den hinteren Teil eines Lastwagens gerät.
Obwohl nur ein Frontsensor in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist
nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung darauf zu beschränken. Die vorliegende Er
findung kann ebenso in einem Fall angewendet werden, bei dem eine Mehrzahl von Front
sensoren verwendet wird, wie zum Beispiel in der unten beschriebenen Fig. 8.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt. In der dritten Ausführungsform werden ein erster Frontsensor 5a und ein zweiter
Frontsensor 5b bereitgestellt.
Die Frontsensoren 5a und 5b werden in einem Frontbereich eines Fahrzeuges bereitge
stellt, zum Beispiel rechts und links von einer Befestigung eines Kühlers, so daß die Senso
ren 5a und 5b eine Kollisionsbeschleunigung im Fall einer Kollision frühzeitig erkennen
können, sowie zum Beispiel eine Kollision, bei der das Fahrzeug abhebt und bei einem
Schrägaufprall. Daher wird zum Beispiel der erste Frontsensor 5a nahe des linken Kotflü
gels des Vorderbereichs des Fahrzeuges angebracht, und der zweite Frontsensor 5b in der
Nähe eines rechten Kotflügels des Vorderbereichs des Fahrzeugs angebracht. Die Front
sensoren 5a und 5b haben beide die Schaltkreiskonfiguration, wie in Fig. 2 gezeigt wird,
und geben die Nachweissignale aus, wenn sie jeweils die vorbestimmte Kollisionsbe
schleunigung registrieren. Das Nachweissignal des ersten Frontsensors 5a wird an den Mi
krocomputer 2 über eine erste Signaleingangsschaltung 3a der Steuereinheit 1' ausgege
ben. Das Nachweissignal des zweiten Frontsensors 5b wird an den Mikrocomputer 2 über
eine zweiten Signaleingangsschaltung 3b der Steuereinheit 1' ausgegeben. Die ersten und
zweiten Signaleingangsschaltungen 3a und 3b haben jeweils die Schaltplankonfiguration,
die in Fig. 3 gezeigt wird. Im Schritt 69 von Fig. 5 entscheidet der Mikrocomputer 2 der
Steuereinheit 1', ob das Nachweissignal von wenigstens einem der beiden (erster und
zweiter) Frontsensoren 5a und 5b empfangen wurde. Konfiguration und Arbeitsweise der
anderen Teile ist so wie im Zusammenhang mit der ersten oder zweiten Ausführungsform
beschrieben.
Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform sind der erste und der zweite
Frontsensor 5a und 5b zur Rechten bzw. zur Linken des Kühlers an der Fahrzeugfront vor
gesehen. Daher kann selbst im Fall einer Kollision, wie bei einer Kollision, bei der das Fahr
zeug abhebt oder einem Schrägaufprall, bei denen die Übertragung der Kollisionsbeschleu
nigung auf den sich in der Bodenröhre befindenden Innensensor 6 abgeschwächt wird, we
nigstens einer der Frontsensoren 5a und 5b die Kollisionsbeschleunigung frühzeitig erken
nen und ein Nachweissignal an die Steuereinheit 1 ausgeben.
Fig. 9 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel des Frontsensors von Fig. 1 wiedergibt.
Gleiche Bauteile haben in Fig. 9 die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 2.
Das Bezugszeichen 90 bezeichnet in Fig. 9 einen Frontsensor. Der Frontsensor 90 wird in
der Konfiguration von Fig. 1 anstelle des Frontsensors 5 von Fig. 2 verwendet. Der Front
sensor 90 hat erste und zweite Vergleichsschaltungen 91 und 92 anstelle der Vergleichs
schaltung 18 von Fig. 2.
Die erste Vergleichsschaltung 91 hat einen ersten Komparator 93, der aus einem Operati
onsverstärker vom Typ eines bipolaren Transistors besteht. Der erste Komparator 93 wird
über die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren mit Strom versorgt. Ein positi
ver Eingang des ersten Komparators 93 empfängt das Ausgangssignal der Differenzver
stärkungsschaltung 13 über einen Widerstand 94. Ein negativer Eingang des ersten Kom
parators 93 empfängt eine erste Referenzspannung Eth1, die über die in Reihe geschal
teten Referenzwiderstände 95 und 96 ausgegeben wird. Die Reihenschaltung der Refe
renzwiderstände 95 und 96 ist zu einer Zenerdiode 105 parallel geschaltet, die eine zweite
Referenzspannung Eth2 an die zweite Vergleichsschaltung 92 ausgibt, und liefert die erste
Referenzspannung Eth1 durch Teilen der zweiten Referenzspannung Eth2. Die erste Refe
renzspannung Eth1 ist ein Schwellwert für den Nachweis einer ersten vorbestimmten Kolli
sionsbeschleunigung. Ein Ausgang des ersten Komparators 93 ist mit einer Basis eines er
sten Schalttransistors 98 über einen Widerstand 97 verbunden, und ebenso zu seinem ei
genen positiven Eingang über eine Reihenschaltung mit einer Diode 99 und einem Wider
stand 100 verbunden. Die Diode 99 ist so eingebaut, daß die Richtung vom Ausgang zum
positiven Eingang der Durchlaßrichtung entspricht. Die Diode 99 und die Widerstände 94
und 100 bilden eine Schaltung zur Verhinderung einer Rückkopplung im ersten Komparator
93. Das heißt, wenn das Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13 die erste
Referenzspannung Eth1 überschreitet, so wird ein ausgegebenes hohes Signal des ersten
Komparators 93 in seinem positiven Eingang zurückgekoppelt. Dadurch kann eine Über
steuerung des ersten Komparators 93 verhindert werden. Ein Emitter des ersten Schalt
transistors 98 ist geerdet, und sein Kollektor ist mit der Leitung 23 zur Spannungsversor
gung der Sensoren über einen Widerstand 101 verbunden. Wenn in der ersten Vergleichs
schaltung 91, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, das Ausgangssignal der Differenz
verstärkungsschaltung 13, nämlich ein integrierter Wert der Beschleunigung, kleiner ist als
die erste Referenzspannung Eth1, so ist das Ausgangssignal des ersten Komparators 93
auf einem niedrigen Niveau, und der erste Schalttransistor 98 ist in einem ausgeschalteten
Zustand. Wenn der Ausgang der Differenzverstärkungsschaltung 13 größer ist als die erste
Referenzspannung Eth1, so gibt der erste Komparator 93 ein Signal auf hohem Niveau
aus, das anzeigt, daß eine erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung registriert wurde,
und der erste Schalttransistor 98 wird eingeschaltet. Dadurch fließt ein Strom über den Wi
derstand 101 und den Transistor 98 von der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der
Sensoren über Masse, und dadurch wird der Stromwert in der Leitung 23 zur Spannungs
versorgung der Sensoren höher. Das heißt, ein erstes Nachweissignal, das repräsentativ
ist für den Nachweis einer ersten vorbestimmten Kollisionsbeschleunigung, wird als eine
Stromänderung an die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren ausgegeben.
Die zweite Vergleichsschaltung 92 hat einen zweiten Komparator 102, der aus einem Ope
rationsverstärker vom Typ eines bipolaren Transistors besteht. Der zweite Komparator 93
wird über die Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren mit Strom versorgt. Ein
positiver Eingang des zweiten Komparators 102 empfängt das Ausgangssignal der Diffe
renzverstärkungsschaltung 13 über einen Widerstand 103. Ein negativer Eingang des
zweiten Komparators 102 empfängt eine zweite Referenzspannung Eth2, die durch die zwi
schen der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse in Reihe ge
schalteten Referenzwiderstand 104 und Zenerdiode 105 gegeben ist. Die zweite Referenz
spannung Eth2 ist ein Schwellwert für den Nachweis einer zweiten vorbestimmten Kollisi
onsbeschleunigung, die größer ist als die erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung,
und ist größer als die erste Referenzspannung Eth1. Ein Ausgang des ersten Komparators
102 ist mit einer Basis eines zweiten Schalttransistors 107 über einen Widerstand 106 ver
bunden, und ebenso zu seinem eigenen positiven Eingang über eine Reihenschaltung mit
einer Diode 108 und einem Widerstand 109 verbunden. Die Diode 108 ist so eingebaut,
daß die Richtung vom Ausgang zum positiven Eingang der Durchlaßrichtung entspricht.
Die Diode 108 und die Widerstände 103 und 109 bilden eine Schaltung zur Verhinderung
von schnellem Hin- und Herschalten (Chattering) des zweiten Komparators 102. Das heißt,
wenn das Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13 die erste Referenzspan
nung Eth2 überschreitet, so wird ein ausgegebenes Signal hoher Amplitude (High Level)
des zweiten Komparators 102 in seinem positiven Eingang zurückgekoppelt. Dadurch kann
ein Chattering des zweiten Komparators 102 verhindert werden. Ein Emitter des zweiten
Schalttransistors 107 ist geerdet, und sein Kollektor ist mit der Leitung 23 zur Spannungs
versorgung der Sensoren über einen Widerstand 110 verbunden. Wenn in der zweiten
Vergleichsschaltung 92, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, das Ausgangssignal der
Differenzverstärkungsschaltung 13, nämlich ein integrierter Wert der Beschleunigung, klei
ner ist als die zweite Referenzspannung Eth2, so weist das Ausgangssignal des zweiten
Komparators 102 einen niedrigen Wert auf (Low Level), und der erste Schalttransistor 107
ist in einem ausgeschalteten Zustand. Wenn der Ausgang der Differenzverstärkungs
schaltung 13 größer ist als die zweite Referenzspannung Eth2, so gibt der zweite Kompa
rator 102 ein Signal hoher Amplitude aus, das anzeigt, daß eine erste vorbestimmte Kollisi
onsbeschleunigung registriert wurde, und der erste Schalttransistor 107 wird eingeschaltet.
Dadurch fließt ein Strom über den Widerstand 110 und den Transistor 107 von der Leitung
23 zur Spannungsversorgung der Sensoren über Masse, und dadurch wird der Stromwert
in der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren höher. Das heißt, ein erstes
Nachweissignal, das repräsentativ ist für den Nachweis einer zweiten vorbe 47566 00070 552 001000280000000200012000285914745500040 0002010010905 00004 47447stimmten Kolli
sionsbeschleunigung, wird als eine Stromänderung an die Leitung 23 zur Spannungsver
sorgung der Sensoren ausgegeben. Aufbau und Funktionsweise von anderen Bestandtei
len sind wie unter Fig. 2 beschrieben.
Fig. 10 ist ein veranschaulichendes Diagramm um eine Arbeitsweise des Frontsensors 90
von Fig. 9 zu erklären. In Fig. 10 bezeichnet das Diagramm mit Bezugszeichen (a) das
Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13, nämlich einen integrierten Wert
der Beschleunigung, das Diagramm mit Bezugszeichen (b) zeigt den ein- und ausgeschal
teten Zustand des ersten Schalttransistors 98 der ersten Vergleichsschaltung 91, das Dia
gramm mit Bezugszeichen (c) zeigt den ein- und ausgeschalteten Zustand des zweiten
Schalttransistors 107 der zweiten Vergleichsschaltung 92 und das Diagramm mit Bezugs
zeichen (d) zeigt die Stromänderungen in der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der
Sensoren.
Wenn das piezoelektrische Element 10 keinerlei Beschleunigung registriert, so gibt die Dif
ferenzverstärkungsschaltung 13 ein vorbestimmtes Spannungssignal aus, das niedriger als
die erste Referenzspannung Eth1 ist, die auf dem Referenzpotential der Referenzspan
nungsleitung 17 liegt. Daher geben die ersten und zweiten Komparatoren 93 und 102 Si
gnale geringer Amplitude (Low Level) aus, die ersten und zweiten Schalttransistoren 98
und 107 sind im ausgeschalteten Zustand, und der durch die Leitung 23 zur Spannungs
versorgung der Sensoren fließende Strom und die Stromversorgungsleitung für die Einheit
54 weisen einen bestimmten Wert auf und ändern sich nicht. In der Signaleingangsschal
tung 3 der Steuereinheit 1 geben das Paar von Transistor 50 und 51 einen Strom an den
Nachweiswiderstand 53 aus, der von den Basis-Emitter Spannungen abhängt, gemäß zu
dem bestimmten Strom der durch die Versorgungsleitung für die Einheit 54 fließt. Somit
wird ein vorbestimmtes Spannungssignal, das anzeigt, daß der Frontsensor kein erstes und
zweites Nachweissignal ausgegeben hat, mit Hilfe des Nachweiswiderstandes 53 an den
Mikrocomputer 2 ausgegeben. Der Mikrocomputer 2 empfängt das vorbestimmte Span
nungssignal über eine A/D-Wandlung.
Wenn das piezoelektrische Element 10 auf der anderen Seite eine Beschleunigung regi
striert, so gibt die Differenzverstärkungsschaltung 13 eine Spannung aus, die für einen in
tegrierten Wert der Beschleunigung repräsentativ ist, wie in Fig. 10(a) gezeigt wird. Wenn
das Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13 die erste Referenzspannung
Eth1 übersteigt, so gibt der erste Komparator 93 das Signal hoher Amplitude (High Level)
aus, und der erste Schalttransistor 98 wird eingeschaltet, wie in Fig. 10(b) gezeigt ist. Da
durch fließt ein Strom durch den Widerstand 101 und den Transistor 98 von der Leitung 23
zur Spannungsversorgung der Sensoren über die Masse, und der Stromwert in der Leitung
23 zur Spannungsversorgung der Sensoren steigt an, wie in Fig. 10(d) gezeigt wird. Und
dadurch wird ein erstes Nachweissignal an die Signaleingangsschaltung 3 der Steuerein
heit 1 ausgegeben. Wenn das Ausgangssignal der Differenzverstärkungsschaltung 13
weiter zunimmt, so daß die zweite Referenzspannung Eth2 überschritten wird, so gibt der
zweite Komparator 102 das Signal hoher Amplitude (High Level) aus, und der zweite
Schalttransistor 107 wird eingeschaltet. Dadurch fließt ein Strom durch den Widerstand 110
und den Transistor 107 von der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren über
die Masse, und der Stromwert in der Leitung 23 zur Spannungsversorgung der Sensoren
nimmt weiter zu, wie in Fig. 10(d) gezeigt wird, und dadurch wird ein zweites Nachweissi
gnal an die Signaleingangsschaltung 3 ausgegeben. In der Signaleingangsschaltung 3 va
riiert die Basis-Emitter Spannung des einen Transistors 50 der Stromspiegelschaltung 52
gemäß den Stromänderungen in der Stromversorgungsleitung für die Einheit 54, nämlich
die ersten und zweiten Nachweissignale des Frontsensors 90. Dadurch gibt der andere
Transistor 51 über den Nachweiswiderstand 53 einen Kollektorstrom aus, so daß eine Ba
sis-Emitter Spannung des anderen Transistors 51 auf dem gleichen Potential ist, wie die
Basis-Emitter Spannung des einen Transistors 50. Dadurch werden die ersten und zweiten
Nachweissignale des Frontsensors 90 als Spannungssignale über den Nachweiswider
stand 53 ausgegeben, und der Mikrocomputer 2 empfängt die Spannungssignale nach ei
ner A/D-Wandlung.
In Fig. 10 bezeichnet ein erster Zeitpunkt Tp einen Zeitpunkt, bei dem das erste Nachweis
signal ausgegeben wird, und ein zweiter Zeitpunkt Tq bezeichnet einen Zeitpunkt, bei dem
das zweite Nachweissignal ausgegeben wurde. In einer Kollision mit einem starken Aufprall,
so wie bei einer Hochgeschwindigkeitskollision, ist das Intervall zwischen dem ersten Zeit
punkt Tp und dem zweiten Zeitpunkt Tq klein, weswegen das Ausgangssignal der Diffe
renzverstärkungsschaltung 13 schnell ansteigt. In einer Kollision mit geringer Aufprallwucht
wird dagegen das Intervall zwischen dem ersten Zeitpunkt Tp und dem zweiten Zeitpunkt
Tq groß.
Fig. 11 und Fig. 12 sind Flußdiagramme für den Mikrocomputer 2 von Fig. 1 und zeigen ei
ne vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 11 und Fig. 12 sind die Fluß
diagramme für einen Fall, bei dem der Frontsensor 90 von Fig. 9 verwendet wird, und er
setzen in diesem Fall die Flußdiagramme von Fig. 5 und Fig. 6. Die Verbindungspunkte C,
D und E von Fig. 12 sind mit den gleich bezeichneten Verbindungspunkten C, D und E von
Fig. 11 verbunden.
Wenn die Steuerprozedur gestartet wird, geht der Mikrocomputer 2 der Steuereinheit 1
nach einer Initialisierung im Schritt 120 in einen Schritt 121 über. Im Schritt 121 wird eine
Zählzeit t um 1 erhöht. Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 122 über.
Im Schritt 122 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob das erste Nachweissignal, das reprä
sentativ für den Nachweis der ersten vorbestimmten Kollisionsbeschleunigung ist, vom
Frontsensor 90 empfangen. Wenn das erste Nachweissignal empfangen wurde, geht der
Mikrocomputer 2 in einen Schritt 123 und setzt eine erste Inkrementmarke P auf "1". Die
erste Inkrementmarke P ist eine Marke um einen Faktor P eines additiven Wertes
{(p + q + r) × C} in einem Schritt 135 von Fig. 12 auf "1" oder "0" zu setzen. Der Faktor p ist "0",
wenn die Marke P gleich "0" ist, und der Faktor p wird gleich "1" gesetzt, wenn die Marke P
gleich "1" gesetzt wurde. Die erste Inkrementmarke P wird auf "0" zurückgesetzt bei der In
itialisierung im Schritt 120 und in einem Schritt 140 von Fig. 12. Danach geht der Mikro
computer 2 in einen Schritt 124 über und entscheidet, ob eine erste Entscheidungsmarke
Ftp gleich "1" ist. Die erste Entscheidungsmarke Ftp ist eine Marke, um zu entscheiden, ob
das erste Nachweissignal des Frontsensors 90 zum ersten Mal nach dem Start der Steuer
prozedur empfangen wurde. Die Marke Ftp wird auf "0" zurückgesetzt bei der Initialisierung
im Schritt 120 und im Schritt 140 von Fig. 12, und wird in einem Schritt 126, der weiter un
ten beschrieben wird, auf "1" gesetzt. Wenn das erste Nachweissignal vom Frontsensor 90
zum erstenmal empfangen wird, ist deshalb der Status der Marke Ftp im Schritt 124 gleich
"0". In diesem Fall erkennt der Mikrocomputer 2 den ersten Zeitpunkt Tp des Timers t in ei
nem Schritt 125 und setzt die Marke Ftp auf "1" in einem nachfolgenden Schritt 126 und
geht danach über in einen Schritt 127. wie oben beschrieben wurde, gibt der erste Zeit
punkt Tp den Zeitpunkt an, an dem das erste Nachweissignal ausgegeben wurde. Falls die
Marke Ftp auf "1" gesetzt wurde, geht der Mikrocomputer 2 direkt aus dem Schritt 124 in
den Schritt 127 über und überspringt dabei die Schritte 125 und 126. Andererseits geht der
Mikrocomputer 2 direkt vom Schritt 122 in den Schritt 134 von Fig. 12 über, falls das erste
Nachweissignal des Frontsensors 90 nicht empfangen wurde.
Im Schritt 127 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob das zweite Nachweissignal des Front
sensors 90, das repräsentativ ist für den Nachweis der zweiten vorbestimmten Kollisions
beschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung ist, emp
fangen wurde. Falls das zweite Nachweissignal empfangen wurde, geht der Mikrocomputer
2 in einen Schritt 128 über und setzt eine zweite Inkrementmarke Q auf 1. Die zweite In
krementmarke Q ist eine Marke, um einen Faktor q des additiven Wertes {(p + q + r) × C} im
Schritt 135 von Fig. 12 auf "1" oder "0" zu setzen. Der Faktor q ist "0", wenn die Marke Q
"0" ist und der Faktor q wird auf "1" gesetzt, wenn die Marke Q auf "1" gesetzt wurde. Die
zweite Inkrementmarke Q wird auf "0" zurückgesetzt während der Initialisierung im Schritt
120, und im Schritt 140 von Fig. 12. Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 129
über und entscheidet, ob eine zweite Entscheidungsmarke Ftq gleich "1" ist. die zweite Ent
scheidungsmarke Ftq ist eine Marke, um zu entscheiden, ob das zweite Nachweissignal
vom Frontsensor 90 zum erstenmal nach dem Start der Steuerprozedur empfangen wurde.
Die Marke Ftq wird auf "0" zurückgesetzt während der Initialisierung im Schritt 120 und im
Schritt 140, und wird in einem Schritt 131, der weiter unten beschrieben wird, auf "1" ge
setzt. Dadurch ist der Status der Marke Ftq im Schritt 129 gleich "0", wenn das zweite
Nachweissignal des Frontsensors 90 zum ersten Mal empfangen wurde. In diesem Fall er
kennt der Mikrocomputer 2 den zweiten Zeitpunkt Tq des Timers t in einem Schritt 130,
setzt die Marke Ftq auf "1" im nachfolgenden Schritt 131, und geht über in einen Schritt 132
von Fig. 12. Wie oben beschrieben wurde, markiert der zweite Zeitpunkt Tq einen Zeit
punkt, bei dem das zweite Nachweissignal ausgegeben wurde. Falls im Schritt 129 die Mar
ke Ftq gleich "1" ist, geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 129 direkt in den Schritt 132
von Fig. 12 über und überspringt dabei die Schritt 130 und 131. Falls auf der anderen Seite
das zweite Nachweissignal des Frontsensors 90 nicht empfangen wird, geht der Mikrocom
puter 2 im Schritt 127 direkt in den Schritt 134 von Fig. 12 über.
Im Schritt 132 von Fig. 12 entscheidet der Mikrocomputer 12, ob die Zeitdifferenz Tq - Tp
zwischen dem ersten Zeitpunkt Tq und dem zweiten Zeitpunkt Tp kleiner ist als der vorbe
stimmte Wert To. Falls die Zeitdifferenz Tq - Tp kleiner ist als der vorbestimmte Wert To, er
kennt der Mikrocomputer 2, daß ein Aufprall mit großer Wucht stattgefunden hat, wie zum
Beispiel ein Aufprall bei hoher Geschwindigkeit, bei dem die Vorrichtung zum Insassen
schutz 7 schnell ausgelöst werden muß, und geht über in den Schritt 133. Im Schritt 133
wird eine dritte Inkrementmarke R auf "1" gesetzt. Die dritte Inkrementmarke R ist eine Mar
ke, um einen Faktor r des additiven Wertes {(p + q + r) × C} im Schritt 135 auf "1" oder "0" zu
setzen. Der Faktor r ist "0", wenn die Marke R gleich "0" ist, und der Faktor r wird auf "1"
gesetzt, wenn die Marke R auf "1" gesetzt wurde. Die dritte Inkrementmarke R wird auf "0"
zurückgesetzt während der Initialisierung im Schritt 120 und im weiter unten beschriebenen
Schritt 140. Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 134 über. Wenn im Schritt 132
auf der anderen Seite die Zeitdifferenz Tq - Tp nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert To,
so geht der Mikrocomputer 2 direkt aus dem Schritt 132 in den Schritt 134 über.
Im Schritt 134 empfängt der Mikrocomputer 2 das Beschleunigungssignal Gt des Innensen
sors 6, und entscheidet, ob der absolute Wert des Beschleunigungssignals Gt größer als
der Referenzwert Gto ist. Der Referenzwert Gto hat hier die gleiche Bedeutung wie in der
ersten Ausführungsform. Wenn der absolute Wert des Beschleunigungssignals Gt größer
ist als der Referenzwert Gto, so geht der Mikrocomputer 2 in einen Schritt 135 über und be
rechnet einen integrierten Wert ΔVt, indem der additive Wert {(p + q + r) × C} zum integrierten
Wert des Beschleunigungssignals Gt addiert wird. In dem additiven Wert {(p + q + r) × C}, ist C
eine numerische Konstante. Da der Frontsensor 90 das zweite Nachweissignal nach dem
ersten Nachweissignal ausgibt, wird die zweite Inkrementmarke Q nicht gesetzt, wenn nicht
die erste Inkrementmarke P gesetzt wurde. Ebenso wird, wie aus den Flußdiagrammen von
Fig. 11 und Fig. 12 offensichtlich ist, die dritte Inkrementmarke R nur dann auf "1" gesetzt,
wenn sowohl die erste und die zweite Inkrementmarken P und Q gesetzt wurden und ferner
die Zeitdifferenz Tq - Tp zwischen dem ersten Zeitpunkt Tp und dem zweiten Zeitpunkt Tq
kleiner ist als der vorbestimmte Wert To. Deshalb ist der additive Wert {(p + q + r) × C} gleich
"0", falls die Marke P nicht gesetzt wurde. Falls die Marke P gesetzt wurde, ist der additive
Wert {(p + q + r) × C} gleich "C". Falls die Marken P und Q gesetzt wurden, ist der additive Wert
{(p + q + r) × C} gleich "2C". Falls die Marken P, Q und R gesetzt wurden, ist der additive Wert
{(p + q + r) × C} gleich "3C". Demzufolge wird der integrierte Wert ΔVt auf {den integrierten
Wert des Beschleunigungssignals Gt + C} erhöht, wenn die Flagge P gesetzt wurde, weiter
erhöht auf {den integrierten Wert des Beschleunigungssignals Gt + 2C}, wenn die Marken P
und Q gesetzt wurden, und wird weiter erhöht auf {den integrierten Wert des Beschleuni
gungssignals Gt + 3C}, wenn die Marken P, Q und R gesetzt wurden. Nach dem Schritt 135
geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 136 über und entscheidet, ob der integrierte Wert
ΔVt größer als der vorbestimmte Schwellwert Vth ist. Falls der integrierte Wert ΔVt nicht
größer ist als der Schwellwert Vth, so kehrt der Mikrocomputer 2 in den Schritt 121 von Fig.
11 zurück. Falls der integrierte Wert ΔVt größer ist als der Schwellwert Vth, so geht der Mi
krocomputer 2 in den Schritt 137 über, gibt das Kollisionsnachweissignal an die Auslöse
schaltung 4 aus, und beendet die Steuerprozedur. Wenn das Kollisionsnachweissignal vom
Mikrocomputer 2 ausgegeben wurde, gibt die Auslöseschaltung 4 das Auslösesignal und
die Vorrichtung zum Insassenschutz 7 aus, und dadurch wird die Vorrichtung zum Insas
senschutz 7, wie zum Beispiel ein Airbag ausgelöst.
Wenn auf der anderen Seite im Schritt 134 der absolute Wert des Beschleunigungssignals
Gt des Innensensors 6 nicht größer ist als der Referenzwert Gto, so geht der Mikrocompu
ter 2 in die Resetprozedur der Schritte 138-143 über und kehrt in den Schritt 121 von Fig.
11 zurück, nachdem die Resetprozedur durchlaufen wurde. In der Resetprozedur der
Schritte 138-143 wird eine Prozedur wie die Resetprozedur der ersten Ausführungsform
ausgeführt. Das heißt, im Schritt 138 wird entschieden, ob der integrierte Wert ΔVt gleich
"0" ist. Der Mikrocomputer 2 geht direkt aus dem Schritt 138 in den Schritt 121 von Fig. 11
zurück, wenn der integrierte Wert ΔVt gleich "0" ist und geht in den folgenden Schritt 139
über, wenn der integrierte Wert ΔVt und gleich "0" ist. Im Schritt 139 wird entschieden, ob
der absolute Wert des integrierten Wertes ΔVt größer ist als der Reset-Referenzwert ΔVto.
Der Reset-Referenzwert ΔVt ist hier analog zu dem unter der ersten Ausführung beschrie
benen Wert. Wenn der absolute Wert des integrierten Wertes ΔVt kleiner ist als der Refe
renzwert ΔVto, so geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 140 über, setzt den integrierten
Wert tVt ebenso wie die Marken P, Ftp, Q, Ftq und R zurück auf "0". Danach kehrt der Mi
krocomputer 2 in den Schritt 121 von Fig. 11 zurück. Wenn der absolute Wert des inte
grierten Wertes ΔVt größer ist als der Referenzwert ΔVto, so geht der Mikrocomputer 2 vom
Schritt 139 in den Schritt 141 über und entscheidet, ob der integrierte Wert ΔVt größer als
"0" ist. Im Schritt 142 wird der Subtraktionswert "a" vom integrierten Wert ΔVt abgezogen,
wenn der integrierte Wert ΔVt größer als "0" ist, und der Subtraktionswert "a" wird dem inte
grierten Wert ΔVt im Schritt 143 aufaddiert, wenn der integrierte Wert ΔVt kleiner als "0" ist.
Danach kehrt der Mikrocomputer 2 in den Schritt 121 von Fig. 11 zurück.
Wenn zum Beispiel in der vierten Ausführungsform in einem Fall, bei dem eine Kollision zu
einem Stillstand kommt, während ein Zustand vorliegt, bei dem der integrierte Wert ΔVt des
Innensensors 6 den Schwellwert Vth nicht überschreitet, obwohl das erste Nachweissignal
durch den Frontsensor 90 ausgegeben wurde, so werden die erste Inkrementmarke P und
die erste Entscheidungsmarke Ftp in den Schritten 120 und 140 auf Null zurückgesetzt
(Reset). Aus diesem Grunde bleiben die Marken P und Ftp nicht im Zustand "1".
Gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform gibt der Frontsensor 90 das er
ste Nachweissignal, das repräsentativ ist für den Nachweis einer ersten vorbestimmten Kol
lisionsbeschleunigung und das zweite Nachweissignal, das repräsentativ ist für den Nach
weis der zweiten vorbestimmten Kollisionsbeschleunigung ist, die größer ist als die erste
vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung aus. Wenn der Frontbeschleunigungssensor 90
das erste Nachweissignal ausgibt, so wird der integrierte Wert ΔVt des Innensensors 6 auf
{den integrierten Wert des Beschleunigungssignals Gt + C} erhöht. Wenn der Frontsensor
90 das zweite Nachweissignal ausgibt, so wird der integrierte Wert ΔVt weiter erhöht auf
{den integrierten Wert des Beschleunigungssignals Gt + 2C}. Der Frontsensor 90 ist im
Frontbereich des Fahrzeuges vorgesehen. Selbst wenn also die auf den Innensensor 6
übertragene Kollisionsbeschleunigung abgeschwächt ist, kann daher der Frontsensor 90
die Kollisionsbeschleunigung frühzeitig registrieren und das erste und/oder zweite Nach
weissignal an die Steuereinheit ausgeben. Da der integrierte Wert ΔVt sofort erhöht wird,
kann die Steuereinheit 1 dadurch die Vorrichtung zum Insassenschutz zuverlässig auslö
sen, ohne daß eine Verzögerung im Treffen der Kollisionsentscheidung auftritt. Wenn die
Zweitdifferenz Tq - Tp zwischen dem ersten Zeitpunkt Tp und dem zweiten Zeitpunkt Tq klei
ner ist als der vorbestimmte Wert To, wird der integrierte Wert ΔVt überdies weiter erhöht
auf {den integrierten Wert des Beschleunigungssignals Gt + 3C}. Deshalb wird es selbst im
Fall einer Kollision wie zum Beispiel einer Kollision bei hoher Geschwindigkeit möglich, die
Vorrichtung zum Insassenschutz 7 zuverlässig auszulösen, ohne daß eine Verzögerung
beim Treffen der Kollisionsentscheidung auftritt.
Obwohl in der vierten Ausführungsform nur ein Frontsensor verwendet wird, ist nicht beab
sichtigt, den Umfang der Erfindung darauf zu beschränken. Die vorliegende Erfindung kann
auch dann verwendet werden, wenn eine Vielzahl von Frontsensoren verwendet werden,
wie zum Beispiel in der unten beschriebenen Fig. 13.
Obwohl in der vierten Ausführungsform die Faktoren p, q und r des additiven Wertes
{(p + q + r) × C} auf "0" oder "1" gesetzt werden, können die Faktoren p, q und r je nach Bedarf
auf optionale Werte gesetzt werden.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wiedergibt. In der fünften Ausführungsform sind erste und zweite Frontsensoren 90a und
90b vorgesehen. Die Frontsensoren 90a und 90b haben jeweils die in Fig. 9 abgebildete
Schaltplankonfiguration.
Die Frontsensoren 90a und 90b sind wie die Frontsensoren 5a und 5b von Fig. 8 ange
bracht. Jeder der Frontsensoren 90a und 90b gibt das erste Nachweissignal aus, wenn die
erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung registriert wurde, und gibt das zweite Nach
weissignal aus, wenn die zweite vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung, die größer als die
erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung ist, registriert wurde. Die ersten und zweiten
Nachweissignale des ersten Frontsensors 90a werden an den Mikrocomputer 2 über eine
erste Signaleingangsschaltung 3a der Steuereinheit 1' ausgegeben. Die ersten und zweiten
Nachweissignale des zweiten Frontsensors 90b werden an den Mikrocomputer 2 über
zweite Signaleingangsschaltung 3b der Steuereinheit 1' ausgegeben. Die ersten und zwei
ten Signaleingangsschaltungen 3a und 3b entsprechen jeweils der unter Fig. 3 beschriebe
nen Signaleingangsschaltung. Der Mikrocomputer 2 entscheidet im Schritt 122 von Fig. 11,
ob das erste Nachweissignal wenigstens eines der beiden Frontsensoren 90a und 90b
empfangen wurde. Ebenso entscheidet der Mikrocomputer 2 im Schritt 127 von Fig. 11, ob
das zweite Nachweissignal von wenigstens einem der beiden Frontsensoren 90a und 90b
empfangen wurde. Konfiguration und Arbeitsweise von anderen Teilen sind analog zu de
nen wie unter der vierten Ausführungsform beschrieben.
Fig. 14 und Fig. 15 sind Flußdiagramme des Mikrocomputers 2 von Fig. 1 und zeigen eine
sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 14 und Fig. 15 sind die Flußdia
gramme für den Fall, in dem der Frontsensor 90 von Fig. 9 verwendet wird und werden zu
sammen mit dem Mikrocomputer 2 anstelle der Flußdiagramme von Fig. 5 und Fig. 6 ver
wendet. Verbindungspunkte F, G und H von Fig. 15 sind mit den gleich bezeichneten Ver
bindungspunkten F, G und H von Fig. 14 verbunden.
Wenn die Steuerprozedur gestartet wird, geht der Mikrocomputer 2 der Steuereinheit 1
nach einer Initialisierung im Schritt 150 in einen Schritt 151 über. Im Schritt 151 empfängt
der Mikrocomputer 2 das Beschleunigungssignal Gt des Innensensors 6 und entscheidet,
ob ein absoluter Wert des Beschleunigungssignals Gt größer als der Referenzwert Gto ist.
Der Referenzwert Gto ist identisch zu dem in der ersten Ausführungsform von Fig. 5 und
Fig. 6 beschriebenen. Wenn im Schritt 151 der absolute Wert des Beschleunigungssignals
Gt nicht größer als der Referenzwert Gto ist, so durchläuft der Mikrocomputer 2 die Rest
prozedur der Schritte 152-157 und kehrt in den Schritt 151 nach dem Ausführen der Reset
prozedur zurück. In der Resetprozedur der Schritte 152-157 wird eine Prozedur ähnlich zu
der im Zusammenhang mit Fig. 12 beschriebenen Resetprozedur der Schritte 138-143
durchgeführt, mit Ausnahme des Schrittes 154. Im Schritt 154 werden erste und zweite De
krementmarken L und M zusammen mit einem integrierten Wert ΔVt des Beschleunigungs
signals Gt auf "0" zurückgesetzt.
Wenn auf der anderen Seite im Schritt 151 der absolute Wert des Beschleunigungssignals
Gt größer ist als der Referenzwert Gto, so berechnet der Mikrocomputer 2 den integrierten
Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt in einem Schritt 158 und geht dann in einen
Schritt 159. Im Schritt 159 wird entschieden, ob die zweite Dekrementmarke M gleich "0" ist.
Diese zweite Dekrementmarke M wird weiter unten beschrieben. Es wird hier angenom
men, daß die zweite Dekrementmarke gleich "0" ist. Der Mikrocomputer 2 geht vom Schritt
159 in einen Schritt 160 über und entscheidet, ob das erste Nachweissignal vom Frontbe
schleunigungssensor 90 empfangen wurde. Wie oben erwähnt wurde, wird das erste
Nachweissignal vom Frontsensor 90 ausgegeben, wenn die erste vorbestimmte Kollisions
beschleunigung registriert wurde. Falls das erste Nachweissignal empfangen wurde, setzt
der Mikrocomputer 2 in einem Schritt 161 die erste Dekrementmarke L auf "1" und geht in
einen Schritt 162 von Fig. 15 über. Die erste Dekrementmarke L ist eine Marke, um anzu
zeigen, ob ein weiter unten beschriebener Schwellwert Vth verringert werden soll. Die Mar
ke L wird während der Initialisierung im Schritt 150 und im Schritt 154 der Resetprozedur
auf "0" zurückgesetzt (Reset). Falls das erste Nachweissignal nicht vom Frontsensor 90
empfangen wird, geht der Mikrocomputer 2 direkt in den Schritt 162 von Fig. 15 über.
Im Schritt 162 von Fig. 15 wird entschieden, ob das zweite Nachweissignal vom Frontsen
sor 90 empfangen wurde. Wie schon oben erwähnt wurde, wird das zweite Nachweissignal
vom Frontsensor 90 ausgegeben, wenn die zweite vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung
die größer als die erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung ist, registriert wurde. Falls
das zweite Nachweissignal nicht ausgegeben wird, geht der Mikrocomputer in einen Schritt
163 über und entscheidet, ob die Marke L gleich "1" ist. Wenn die Marke L ungleich "1" ist,
d. h. falls das erste und das zweite Nachweissignal nicht empfangen wurden, geht der Mi
krocomputer 2 aus dem Schritt 163 in einen Schritt 164 über und setzt als Schwellwert Vth
einen Standardschwellwert Vtho, und geht danach in den Schritt 168 über. Wenn im Schritt
163 die Marke L gleich "1" ist, d. h. falls nur das erste Nachweissignal empfangen wurde,
geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 163 in einen Schritt 165, berechnet einen Wert
Vtho - Vsub1 indem ein erster Dekrementwert Vsub1 vom Standardschwellwert Vtho abge
zogen wird, und setzt als Schwellwert Vth den Wert Vtho - Vsub1. Danach geht der Mikro
computer 2 in den Schritt 168 über.
Falls auf der anderen Seite das zweite Nachweissignal vom Frontsensor 90 empfangen
wird, geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 162 in einen Schritt 166 und setzt die
zweite Dekrementmarke M auf "1". Die zweite Dekrementmarke M ist eine Marke, die an
zeigt, ob der Schwellwert Vth weiter erhöht werden soll. Die Marke M wird während der In
itialisierung des Schrittes 150 und im Schritt 154 der Resetprozedur auf "0" zurückgesetzt
(Reset). Danach geht der Mikrocomputer 2 in einen Schritt 167. Im Schritt 167 berechnet
der Mikrocomputer 2 einen Wert Vtho - Vsub2, indem ein zweiter Dekrementwert Vsub2, der
größer ist als der erste Dekrementwert Vsub1, vom Standardschwellwert Vtho abgezogen
wird, und setzt als Schwellwert Vth den Wert Vtho - Vsub2. Danach geht der Mikrocomputer
2 in den Schritt 168 über. Wenn im Schritt 159 von Fig. 14 die zweite Dekrementmarke
gleich "1" ist, so geht der Mikrocomputer 2 direkt aus dem Schritt 159 in den Schritt 167
über und setzt als Schwellwert Vth den Wert Vtho - Vsub2.
Im Schritt 168 wird entschieden, ob der integrierte Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt
des Innensensors 6 größer ist als der Schwellwert Vth. Wenn der integrierte Wert ΔVt nicht
größer ist als der Schwellwert Vth, so kehrt der Mikrocomputer 2 in den Schritt 151 von Fig.
14 zurück und die oben erwähnte Steuerprozedur wird wiederholt. Wenn der integrierte
Wert ΔVt größer als der Schwellwert Vth ist, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt
168 in einen Schritt 169 über, gibt das Kollisionsnachweissignal an die Auslöseschaltung 4
aus, und beendet die Steuerprozedur.
Gemäß der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform, wird der Schwellwert Vth um
den ersten Dekrementwert aus Vsub1 reduziert falls das erste Nachweissignal vom Front
sensor 90 empfangen wird, und der Schwellwert Vth wird weiter um den zweiten Dekre
mentwert Vsub2, der größer ist als der erste Dekrementwert Vsub1, erniedrigt, falls das
zweite Nachweissignal vom Frontsensor 90 empfangen wird. Da der Frontsensor 90 im
vorderen Bereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, kann der Frontsensor 90 die Kollisionsbe
schleunigung frühzeitig erkennen, und das erste und oder zweite Nachweissignal an die
Steuereinheit 1 ausgeben, selbst wenn die auf den Innensensor 6 übertragene Kollisions
beschleunigung abgeschwächt wird. Da der Schwellwert Vth sofort verringert wird, kann
dadurch die Steuereinheit 1 die Vorrichtung zum Insassenschutz zuverlässig auslösen oh
ne daß eine Verzögerung beim Treffen der Kollisionsentscheidung verursacht wird.
Obwohl in der sechsten Ausführungsform nur ein Frontsensor verwendet wird, ist nicht be
absichtigt, den Umfang der Erfindung darauf einzuschränken. Die vorliegende Erfindung
kann ebenso in einem Fall angewendet werden, wo eine Vielzahl von Frontsensoren ver
wendet wird, wie zum Beispiel in Fig. 13 gezeigt ist. In einem Fall, bei dem die in Fig. 13 ge
zeigten ersten und zweiten Frontsensoren 90a und 90b vorgesehen sind, wird im Schritt
160 von Fig. 14 entschieden, ob das erste Nachweissignal von wenigstens einem der bei
den Frontsensoren 90a und 90b empfangen wurde, und im Schritt 162 von Fig. 15 wird
entschieden, ob das zweite Nachweissignal von wenigstens einem der beiden Frontsenso
ren 90a und 90b empfangen wurde.
Fig. 16, Fig. 17 und Fig. 18 sind Flußdiagramme des Mikrocomputers von Fig. 1 und zeigen
eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 16, Fig. 17 und Fig. 18 sind
die Flußdiagramme für den Fall, bei dem der Frontsensor 90 von Fig. 9 verwendet wird und
werden für den Mikrocomputer 2 anstelle der Flußdiagramme von Fig. 5 und Fig. 6 verwen
det. Die Verbindungspunkte I und J von Fig. 16 sind mit den gleich bezeichneten Verbin
dungspunkten I und J von Fig. 17 verbunden, und die Verbindungspunkte L und K von Fig.
18 sind mit den gleich bezeichneten Verbindungspunkten L und K von Fig. 16 und Fig. 17
verbunden.
Wenn die Steuerprozedur gestartet wird, so geht der Mikrocomputer 2 der Steuereinheit 1
nach einer im Schritt 180 durchgeführten Initialisierung in einen Schritt 181 über. Im Schritt
181 empfängt der Mikrocomputer 2 das Beschleunigungssignal Gt des Innensensors 6 und
entscheidet, ob ein absoluter Wert des Beschleunigungssignals Gt größer ist als der Refe
renzwert Gto. Der Referenzwert Gto ist identisch zu dem im Zusammenhang mit der ersten
Ausführungsform von Fig. 5 und Fig. 6 beschriebenen. Wenn im Schritt 181 der absolute
Wert des Beschleunigungssignals Gt nicht größer ist als der Referenzwert Gto, so durch
läuft der Mikrocomputer 2 eine Resetprozedur mit den Schritten 182-187, und kehrt nach
dieser Resetprozedur in den Schritt 181 zurück. In der Resetprozedur der Schritte 182.187
wird eine Prozedur wie die vorher erwähnte Resetprozedur der Schritte 138-143 von Fig.
12 durchgeführt, mit Ausnahme des Schrittes 184. Im Schritt 184 werden die Marken L, M,
N, Ftl und Ftm zusammen mit einem integrierten Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt
auf "0" zurückgesetzt.
Wenn im Schritt 181 auf der anderen Seite der absolute Wert des Beschleunigungssignals
Gt des Innensensors 6 größer als der Referenzwert Gto ist, wird ein Timer t im Schritt 188
um 1 erhöht. Danach berechnet der Mikrocomputer 2 in einem nachfolgenden Schritt 189
einen integrierten Wert ΔVt des Beschleunigungssignals Gt, und geht dann in einen Schritt
190 über.
Im Schritt 190 entscheidet der Computer 2, ob das erste Nachweissignal vom Frontsensor
90 empfangen wurde. Wie schon oben erwähnt wurde, wird das erste Nachweissignal vom
Frontsensor 90 ausgegeben, wenn die erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung regi
striert wurde. Falls das erste Nachweissignal empfangen wird, geht der Mikrocomputer 2
vom Schritt 190 in einen Schritt 191 über und setzt eine erste Dekrementmarke L auf "1".
Die erste Dekrementmarke L ist eine Marke, die anzeigt, ob ein Schwellwert Vth, der weiter
unten beschrieben wird, herabgesenkt werden soll. Die Marke L wird während der Initialisie
rung im Schritt 180 und im Schritt 184 der Resetprozedur auf "0" zurückgesetzt. Danach
geht der Mikrocomputer 2 in einen Schritt 192 von Fig. 17 über und entscheidet, ob eine er
ste Entscheidungsmarke Ftl gleich "1" ist. Die erste Entscheidungsmarke "Ftl" ist eine Mar
ke um zu entscheiden, ob das erste Nachweissignal vom Frontsensor 90 zum ersten Mal
nach dem Start der Steuerprozedur empfangen wurde. Die Marke Ftl wird während der In
itialisierung im Schritt 180 und im Schritt 184 der Resetprozedur auf "0" zurückgesetzt, wird
in einem nachfolgend beschriebenen Schritt 194 auf "1" gesetzt. Wenn das erste Nach
weissignal vom Frontsensor 90 zum ersten Mal empfangen wird, ist daher der Status der
Marke Ftl im Schritt 192 gleich Null. In diesem Fall erkennt der Mikrocomputer 2 den ersten
Zeitpunkt t1 des Timers t in einem Schritt 193, setzt die Marke Ftl auf "1" im nachfolgenden
Schritt 194, und geht über in einen Schritt 195. Der erste Zeitpunkt t1 gibt einen Zeitpunkt
an, bei dem das erste Nachweissignal ausgegeben wurde. Falls die Marke Ftl auf "1" ge
setzt wurde, geht der Mikrocomputer 2 direkt aus dem Schritt 192 in den Schritt 195 über
und überspringt dabei die Schritte 193 und 194. Falls auf der anderen Seite im Schritt 190
von Fig. 16 das erste Nachweissignal vom Frontsensor 90 nicht empfangen wurde, so geht
der Mikrocomputer 2 direkt in einen Schritt 202 von Fig. 18.
Im Schritt 195 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob das zweite Nachweissignal, das reprä
sentativ für den Nachweis der zweiten vorbestimmten Kollisionsbeschleunigung die größer
als die erste vorbestimmte Kollisionsbeschleunigung ist, vom Frontsensor 90 empfangen
wurde. Falls das zweite Nachweissignal empfangen wurde, geht der Mikrocomputer 2 in ei
nen Schritt 196 über und setzt eine zweite Dekrementmarke M auf "1". Die zweite Dekre
mentmarke M ist eine Marke, die anzeigt, ob der Schwellwert Vth weiter herabgesenkt wer
den soll. Die Marke M wird während der Initialisierung im Schritt 180 und im Schritt 184 der
Resetprozedur auf Null zurückgesetzt. Danach geht der Mikrocomputer in einen Schritt 197
über und entscheidet, ob eine zweite Entscheidungsmarke Ftm gleich "1" ist. Die zweite
Entscheidungsmarke Ftm ist eine Marke, um zu entscheiden, ob das zweite Nachweissignal
vom Frontsensor 90 zum ersten Mal nach dem Start der Steuerprozedur empfangen wurde.
Die Marke Ftm wird während der Initialisierung im Schritt 180 und im Schritt 184 der Reset
prozedur auf "0" zurückgesetzt, und wird in einem nachfolgend beschriebenen Schritt 199
auf "1" gesetzt. Wenn das zweite Nachweissignal des Frontsensors 90 zum ersten Mal
empfangen wird, ist deshalb der Status der Marke Ftm im Schritt 197 gleich "0". In diesem
Fall erkennt der Mikrocomputer "2" den zweiten Zeitpunkt Tm des Timers t in einem Schritt
198 und setzt die Marke Ftm in einem nachfolgenden Schritt 199 auf "1", und geht dann in
einen Schritt 200. Der zweite Zeitpunkt Tm gibt einen Zeitpunkt an, an dem das zweite
Nachweissignal ausgegeben wurde. Wenn die Marke Ftq im Schritt 197 gleich "1" ist, so
geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 197 direkt in den Schritt 200 über und über
springt dabei die Schritte 198 und 199. Falls auf der anderen Seite im Schritt 198 das
zweite Nachweissignal des Frontsensors 90 nicht empfangen wurde, so geht der Mikro
computer 2 direkt in den Schritt 202 von Fig. 18 über.
Im Schritt 200 entscheidet der Mikrocomputer 2 ob eine Zeitdifferenz Tm - Tl zwischen dem
ersten Zeitpunkt Tm und dem zweiten Zeitpunkt T1 kleiner als ein vorbestimmter Wert To
ist. Falls die Zeitdifferenz Tm - Tl kleiner als der vorbestimmte Wert To ist, so erkennt der Mi
krocomputer 2, daß sich eine Kollision mit großer Wucht ereignet hat, wie zum Beispiel ein
Zusammenprall mit hoher Geschwindigkeit, bei dem die Vorrichtung zum Insassenschutz
schnell ausgelöst werden muß, und geht über in einen Schritt 201. Im Schritt 201 wird eine
dritte Dekrementmarke M auf "1" gesetzt. Die dritte Dekrementmarke N ist eine Marke, die
anzeigt, ob der Schwellwert Vth weiter herabgesenkt werden soll. Die dritte Dekrementmar
ke N wird während der Initialisierung im Schritt 180 und im Schritt 184 auf Null zurückge
setzt (Reset). Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 202 von Fig. 18 über. Falls
auf der anderen Seite im Schritt 200 die Zeitdifferenz Tm - Tl nicht kleiner als der vorbe
stimmte Wert To ist, so geht der Mikrocomputer 2 direkt in den Schritt 202 von Fig. 18 über
und überspringt dabei den Schritt 201.
Im Schritt 202 von Fig. 18 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob die erste Dekrementmarke
L gleich "1" ist. Wenn die Marke L ungleich "1" ist, d. h. falls das erste Nachweissignal des
Frontsensors 90 nicht empfangen wurde, so setzt der Mikrocomputer 2 in einem Schritt 203
als Schwellwert Vth einen Standardschwellwert Vtho, und geht dann über in einen Schritt
209. Wenn die Marke L gleich "1" ist, d. h. falls das erste Nachweissignal des Frontsensors
90 empfangen wurde, so geht der Mikrocomputer 2 aus einem Schritt 202 in einen Schritt
203 über und entscheidet, ob die zweite Dekrementmarke M gleich "1" ist. Wenn die zweite
Dekrementmarke M ungleich "1" ist, d. h. falls das zweite Nachweissignal des Frontsensors
90 nicht empfangen wurde, so geht der Mikrocomputer 2 in einen Schritt 205 über. Im
Schritt 205 wird ein Wert Vtho - Vsub1 durch Subtraktion des ersten Dekrementwertes
Vsub1 vom Standardschwellwert Vtho berechnet, und als Schwellwert wird der Wert Vtho -
Vsub1 gesetzt. Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 209 über. Wenn die zweite
Dekrementmarke M gleich "1" ist, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 204 in ei
nen Schritt 206 über und entscheidet, ob die dritte Dekrementmarke N gleich "1" ist. Wenn
die dritte Dekrementmarke N ungleich "1" ist, d. h. falls die Zeitdifferenz Tm - Tl zwischen den
ersten und zweiten Zeitpunkten Tl und Tm nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert To ist,
so geht der Mikrocomputer 2 in einen Schritt 207 über. Im Schritt 207 wird ein Wert Vtho -
Vsub2 durch Subtraktion des zweiten Dekrementwertes Vsub2, der größer als der erste
Dekrementwert Vsub1 ist, vom Standardschwellwert Vtho, und als Schwellwert Vth wird der
Wert Vtho - Vsub2 gesetzt. Danach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 209 über. Wenn
die dritte Dekrementmarke N gleich "1" ist, d. h. falls die Zeitdifferenz Tm - Tl kleiner als der
vorbestimmte Wert To ist, so geht der Mikrocomputer 2 aus dem Schritt 206 in einen Schritt
208 über. Im Schritt 208 wird ein Wert Vtho - Vsub3 durch Subtraktion des dritten Dekre
mentwertes Vsub3, der größer als der zweite Dekrementwert Vsub2 ist, vom Standard
schwellwert Vtho berechnet, und als Schwellwert wird der Wert Vtho - Vsub3 gesetzt. Da
nach geht der Mikrocomputer 2 in den Schritt 209 über.
Im Schritt 209 entscheidet der Mikrocomputer 2, ob der integrierte Wert ΔVt des Beschleu
nigungssignals Gt des Innensensors 6 größer als der Schwellwert Vth ist. Wenn der inte
grierte Wert ΔVt nicht größer als der Schwellwert Vth ist, so kehrt der Mikrocomputer 2 in
den Schritt 181 von Fig. 16 zurück, und die oben erwähnte Steuerprozedur wird wiederholt.
Wenn der integrierte Wert ΔVt größer als der Schwellwert Vth ist, so geht der Mikrocompu
ter 2 in einen Schritt 210, gibt das Kollisionsnachweissignal an die Auslöseschaltung 4 aus,
und beendet die Steuerprozedur.
In der siebten Ausführungsform ist zum Beispiel ein Fall wiedergegeben, bei dem eine Kol
lision zu einem Stillstand kommt, wobei ein Zustand gegeben ist, bei dem der integrierte
Wert ΔVt des Innensensors 6 den Schwellwert Vth nicht überschreitet, obwohl das erste
Nachweissignal des Frontsensors 90 ausgegeben wurde, und die erste Dekrementmarke L
und die erste Entscheidungsmarke Ftl werden in den Schritten 180 und 184 auf Null zu
rückgesetzt (Reset). Deswegen bleiben die Marken L und Ftl nicht im Zustand "1".
Gemäß der oben beschriebenen siebten Ausführungsform, wird zusätzlich zu dem Herab
senken des Schwellwertes Vth basierend auf den ersten und zweiten Nachweissignalen
des Frontsensors 90, wie in der sechsten Ausführungsform von Fig. 14 und Fig. 15 be
schrieben, der integrierte Wert ΔVt weiter herabgesenkt, wenn die Zeitdifferenz Tm - Tl zwi
schen den ersten und zweiten Kollisionszeiten Tl - Tm kleiner ist als de vorbestimmte Wert
To. Selbst im Falle einer Kollision wie zum Beispiel bei einem Zusammenstoß mit hoher
Geschwindigkeit, ist es daher möglich, die Vorrichtung zum Insassenschutz 7 zuverlässig
auszulösen ohne daß es zu einer Verzögerung in der Kollisionsentscheidung kommt.
Obwohl in der siebten Ausführungsform nur ein Frontsensor verwendet wird, ist nicht beab
sichtigt, den Umfang der Erfindung darauf zu beschränken. Die vorliegende Erfindung kann
ebenso dann verwendet werden, wenn eine Vielzahl von Frontsensoren verwendet werden,
wie zum Beispiel in Fig. 13 gezeigt wird. In einem Fall, bei dem ein erster und ein zweiter
Frontsensor 90a und 90b wie in Fig. 13 bereitgestellt werden, wird im Schritt 190 von Fig.
16 entschieden, ob das erste Nachweissignal von wenigstens einem der beiden Frontsen
soren 90a und 90b empfangen wurde, und im Schritt 195 von Fig. 17 wird entschieden, ob
das zweite Nachweissignal von wenigstens einem der beiden Frontsensoren 90a und 90b
empfangen wurde.
Aus dem vorangehenden ist offensichtlich, daß eine neue und verbesserte Steuervorrich
tung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz gefunden wurde. Selbstverständlich dienen
die beschriebenen Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung und es ist dadurch
nicht beabsichtigt den Umfang der Erfindung einschränken. Statt dessen wird in diesem
Zusammenhang auf den durch die nachfolgenden Patentansprüche abgedeckten Schutz
umfang der Erfindung hingewiesen.
Claims (36)
1. Eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz, die einen Innen
raum-Beschleunigungssensor ("Innensensor") aufweist, der in einem Innenraum ei
nes Fahrzeuges vorgesehen ist, zum Nachweis einer Beschleunigung des Fahrzeu
ges und zur Ausgabe eines dafür repräsentativen Beschleunigungssignals, umfas
send:
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein Nachweissignal auszugeben, wenn eine vorbe stimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und des Nach weissignals des wenigstens einen Frontsensors, um einen ersten Schwellwert fest zulegen, wenn das Nachweissignal nicht empfangen wird, um einen zweiten Schwellwert, der niedriger als der erste Schwellwert ist, festzulegen, wenn das Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den festgesetzten Schwellwert überschreitet.
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein Nachweissignal auszugeben, wenn eine vorbe stimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und des Nach weissignals des wenigstens einen Frontsensors, um einen ersten Schwellwert fest zulegen, wenn das Nachweissignal nicht empfangen wird, um einen zweiten Schwellwert, der niedriger als der erste Schwellwert ist, festzulegen, wenn das Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den festgesetzten Schwellwert überschreitet.
2. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Mehrzahl von Frontsensoren, wo
bei die Steuereinheit den zweiten Schwellwert festlegt, wenn das Nachweissignal
von wenigstens einem der Frontsensoren empfangen wird.
3. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit, wenn der inte
grierte Wert nicht größer als der zweite Schwellwert ist, auf Grundlage eines Ver
gleichs zwischen dem integrierten Wert und dem ersten Schwellwert entscheidet, ob
die Vorrichtung zum Insassenschutz betätigt wird.
4. Eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz, die einen Innen
raum-Beschleunigungssensor ("Innensensor") aufweist, der in einem Innenraum ei
nes Fahrzeuges vorgesehen ist, zum Nachweis einer Beschleunigung des Fahrzeu
ges und zur Ausgabe eines dafür repräsentativen Beschleunigungssignals, umfas
send:
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein Nachweissignal auszugeben, wenn eine vorbe stimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und des Nach weissignals des wenigstens einen Frontsensors, um als Schwellwert einen Stan dardschwellwert festzulegen, wenn das Nachweissignal nicht empfangen wird, um einen niedrigen Schwellwert als Schwellwert festzulegen, indem ein vorbestimmtes Dekrement vom Standardschwellwert subtrahiert wird, wenn das Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den Schwellwert überschreitet.
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein Nachweissignal auszugeben, wenn eine vorbe stimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und des Nach weissignals des wenigstens einen Frontsensors, um als Schwellwert einen Stan dardschwellwert festzulegen, wenn das Nachweissignal nicht empfangen wird, um einen niedrigen Schwellwert als Schwellwert festzulegen, indem ein vorbestimmtes Dekrement vom Standardschwellwert subtrahiert wird, wenn das Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors den Schwellwert überschreitet.
5. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 4, mit einer Mehrzahl von Frontsensoren, wo
bei die Steuereinheit den niedrigen Schwellwert festlegt, wenn das Nachweissignal
von wenigstens einem Frontsensor empfangen wird.
6. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wobei der Frontsensor umfaßt:
ein piezoelektrisches Element, um die Beschleunigung nachzuweisen;
eine Verstärkungsschaltung, um die an beiden Enden des piezoelektrischen Ele ments ausgegebenen Spannungen zu empfangen, um die ausgegebenen Span nungen des piezoelektrischen Elements zu differenzverstärken und zu integrieren, und um einen integrierten Wert einer nachgewiesenen Beschleunigung aus zugeben;
eine Vorspann-Widerstandsschaltung, die an einem Eingang der Verstärkungs schaltung vorgesehen ist;
einen Kondensator, der parallel zum piezoelektrischen Element geschaltet ist, um eine untere Abschneidefrequenz herabzusenken, ohne daß die Widerstandswerte der Vorspannwiderstandsschaltung angehoben werden;
eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation, um eine Verstärkung der Verstär kungsschaltung anzupassen, so daß die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssi gnals des piezoelektrischen Elements kompensiert wird;
ein Referenzspannungsschaltkreis, um dieser Verstärkungsschaltung und dieser Vorspann-Widerstandsschaltung eine Referenzspannung bereitzustellen; und
eine Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung zu empfangen, und um das Nachweissignal auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer Referenzspannung auszugeben.
ein piezoelektrisches Element, um die Beschleunigung nachzuweisen;
eine Verstärkungsschaltung, um die an beiden Enden des piezoelektrischen Ele ments ausgegebenen Spannungen zu empfangen, um die ausgegebenen Span nungen des piezoelektrischen Elements zu differenzverstärken und zu integrieren, und um einen integrierten Wert einer nachgewiesenen Beschleunigung aus zugeben;
eine Vorspann-Widerstandsschaltung, die an einem Eingang der Verstärkungs schaltung vorgesehen ist;
einen Kondensator, der parallel zum piezoelektrischen Element geschaltet ist, um eine untere Abschneidefrequenz herabzusenken, ohne daß die Widerstandswerte der Vorspannwiderstandsschaltung angehoben werden;
eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation, um eine Verstärkung der Verstär kungsschaltung anzupassen, so daß die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssi gnals des piezoelektrischen Elements kompensiert wird;
ein Referenzspannungsschaltkreis, um dieser Verstärkungsschaltung und dieser Vorspann-Widerstandsschaltung eine Referenzspannung bereitzustellen; und
eine Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung zu empfangen, und um das Nachweissignal auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer Referenzspannung auszugeben.
7. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Kapazität des Kondensators so
gewählt wird, daß die Widerstände der Vorspann-Widerstandsschaltung Wider
standswerte aufweisen, die unter einer normalen Atmosphäre verwendet werden
können und so, daß die untere Abschneidefrequenz einen niedrigen Wert hat, so
daß Änderungen der Geschwindigkeit leicht nachgewiesen werden können.
8. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei:
die Verstärkungsschaltung eine erste nicht-invertierende Verstärkungsschaltung umfaßt, um eine Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, eine zweite nicht-invertierende Verstärkungsschaltung, um die andere Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, und eine Differenzverstärkungsschaltung, um die Aus gangssignale der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen zu differenzverstärken, wobei die erste und zweite nicht-invertierende Verstärkungs schaltung und/oder die Differenzverstärkungsschaltung eine integrierende Funktion aufweisen; und
die Vorrichtung zur Temperaturkompensation ein einziges temperaturkompensie rendes Element ist, um die Verstärkung der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen anzupassen.
die Verstärkungsschaltung eine erste nicht-invertierende Verstärkungsschaltung umfaßt, um eine Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, eine zweite nicht-invertierende Verstärkungsschaltung, um die andere Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, und eine Differenzverstärkungsschaltung, um die Aus gangssignale der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen zu differenzverstärken, wobei die erste und zweite nicht-invertierende Verstärkungs schaltung und/oder die Differenzverstärkungsschaltung eine integrierende Funktion aufweisen; und
die Vorrichtung zur Temperaturkompensation ein einziges temperaturkompensie rendes Element ist, um die Verstärkung der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen anzupassen.
9. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei:
die erste nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen ersten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des ersten Operationsverstärkers mit einem En de des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des er sten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem ersten Wider stand und einem ersten Kondensator mit einem Ausgang des ersten Operationsver stärkers verbunden ist;
die zweite nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen zweiten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem an deren Ende des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des zweiten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator mit einem Ausgang des zweiten Ope rationsverstärkers verbunden ist; und
das temperaturkompensierende Element zwischen dem anderen Eingang des er sten Operationsverstärkers und dem anderen Eingang des zweiten Operationsver stärkers eingebaut ist, und die Verstärkungsfaktoren des ersten und des zweiten Operationsverstärkers herabsenkt, wenn die Temperatur ansteigt, und die Verstär kungsfaktoren erhöht, wenn die Temperatur fällt.
die erste nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen ersten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des ersten Operationsverstärkers mit einem En de des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des er sten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem ersten Wider stand und einem ersten Kondensator mit einem Ausgang des ersten Operationsver stärkers verbunden ist;
die zweite nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen zweiten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem an deren Ende des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des zweiten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator mit einem Ausgang des zweiten Ope rationsverstärkers verbunden ist; und
das temperaturkompensierende Element zwischen dem anderen Eingang des er sten Operationsverstärkers und dem anderen Eingang des zweiten Operationsver stärkers eingebaut ist, und die Verstärkungsfaktoren des ersten und des zweiten Operationsverstärkers herabsenkt, wenn die Temperatur ansteigt, und die Verstär kungsfaktoren erhöht, wenn die Temperatur fällt.
10. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Differenzverstärkungsschaltung
einen dritten Operationsverstärker aufweist, wobei ein Eingang des dritten Operati
onsverstärkers über einen dritten Widerstand mit einem Ausgang der zweiten nicht-
invertierenden Verstärkungsschaltung verbunden ist, und über eine Parallelschal
tung mit einem vierten Widerstand und einem dritten Kondensator mit dem Refe
renzspannungsschaltkreis verbunden ist, und wobei der andere Eingang des dritten
Operationsverstärkers über einen fünften Widerstand mit einem Ausgang der ersten
nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung verbunden ist, und über eine Parallel
schaltung mit einem sechsten Widerstand und einem vierten Kondensator mit einem
Ausgang des dritten Operationsverstärkers verbunden ist.
11. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verstärkungsfaktoren der ersten
und der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung so eingestellt werden,
daß die Abnahme der Ausgabespannungen des piezoelektrischen Elements kom
pensiert werden können.
12. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Differenzverstärkungsschaltung
einen Operationsverstärker aufweist, wobei ein Eingang des Operationsverstärkers
das Ausgangssignal der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung und die
Referenzspannung des Referenzspannungsschaltkreises empfängt, und wobei der
andere Eingang des Operationsverstärkers das Ausgangssignal der ersten nicht-
invertierenden Verstärkungsschaltung empfängt; und
der Referenzspannungsschaltkreises einen Pufferverstärker für die Referenzspan nung aufweist, um eine Anpassung an die Ausgangsimpedanzen der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung zu erreichen, und das Refe renzpotential für wenigstens die Differenzverstärkungsschaltung über den Pufferver stärker für die Referenzspannung bereitstellt.
der Referenzspannungsschaltkreises einen Pufferverstärker für die Referenzspan nung aufweist, um eine Anpassung an die Ausgangsimpedanzen der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung zu erreichen, und das Refe renzpotential für wenigstens die Differenzverstärkungsschaltung über den Pufferver stärker für die Referenzspannung bereitstellt.
13. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vergleichsschaltung umfaßt:
einen Komparator, um das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung und die Re
ferenzspannung zu empfangen, und um das Nachweissignal auszugeben, wenn das
Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die Referenzspannung übertrifft.
14. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei:
der Frontsensor eine Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren hat, an die von außen eine konstante Spannung angelegt wird;
die Vergleichsschaltung einen Komparator umfaßt, um das Ausgangssignal der Ver stärkungsschaltung und die Referenzspannung zu empfangen, und um das Nach weissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die Referenzspannung übertrifft, und ein Schaltelement, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das Nachweissignal des Komparators eingeschaltet wird; und
das Nachweissignal durch den Frontsensor als Stromänderung in die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ausgegeben wird.
der Frontsensor eine Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren hat, an die von außen eine konstante Spannung angelegt wird;
die Vergleichsschaltung einen Komparator umfaßt, um das Ausgangssignal der Ver stärkungsschaltung und die Referenzspannung zu empfangen, und um das Nach weissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die Referenzspannung übertrifft, und ein Schaltelement, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das Nachweissignal des Komparators eingeschaltet wird; und
das Nachweissignal durch den Frontsensor als Stromänderung in die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ausgegeben wird.
15. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit eine Einheits
spannungsversorgungsleitung aufweist, von der über eine Übertragungsleitung die
konstante Spannung an die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ange
legt wird, und eine Signaleingangsschaltung, um das Nachweissignal des Frontsen
sors durch den Nachweis der Stromänderung in der Einheitsspannungsversor
gungsleitung zu empfangen.
16. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Signaleingangsschaltung um
faßt:
eine Stromspiegelschaltung, die zwischen der Einheitsspannungsversorgungsleitung und der Übertragungsleitung eingebaut ist, um einen Strom in Abhängigkeit der dem Nachweissignal des Frontsensors entsprechenden Stromänderung auszugeben; und
einen Nachweiswiderstand, der zwischen der Ausgangsseite der Stromspiegel schaltung und der Masse eingebaut ist, um eine Spannungsausgabe entsprechend der Stromausgabe der Stromspiegelschaltung auszugeben.
eine Stromspiegelschaltung, die zwischen der Einheitsspannungsversorgungsleitung und der Übertragungsleitung eingebaut ist, um einen Strom in Abhängigkeit der dem Nachweissignal des Frontsensors entsprechenden Stromänderung auszugeben; und
einen Nachweiswiderstand, der zwischen der Ausgangsseite der Stromspiegel schaltung und der Masse eingebaut ist, um eine Spannungsausgabe entsprechend der Stromausgabe der Stromspiegelschaltung auszugeben.
17. Eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz, die einen Innen
raum-Beschleunigungssensor ("Innensensor") aufweist, der in einem Innenraum ei
nes Fahrzeuges vorgesehen ist, zum Nachweis einer Beschleunigung des Fahrzeu
ges und zur Ausgabe eines dafür repräsentativen Beschleunigungssignals, umfas
send:
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein erstes Nachweissignal auszugeben, wenn eine er ste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird, und um ein zweites Nach weissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung ist, registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und der ersten und zweiten Nachweissignale des wenigstens einen Frontsensors, um einen inte grierten Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors durch Addition eines ersten additiven Wertes zum integrierten Wert zu erhöhen, wenn das erste Nach weissignal empfangen wird, um den integrierten Wert durch Addition eines zweiten additiven Wertes, der größer als der erste additive Wert ist, zum integrierten Wert weiter zu erhöhen, wenn das zweite Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn der integrierte Wert einen vor bestimmten Schwellwert überschreitet.
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein erstes Nachweissignal auszugeben, wenn eine er ste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird, und um ein zweites Nach weissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung ist, registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und der ersten und zweiten Nachweissignale des wenigstens einen Frontsensors, um einen inte grierten Wert des Beschleunigungssignals des Innensensors durch Addition eines ersten additiven Wertes zum integrierten Wert zu erhöhen, wenn das erste Nach weissignal empfangen wird, um den integrierten Wert durch Addition eines zweiten additiven Wertes, der größer als der erste additive Wert ist, zum integrierten Wert weiter zu erhöhen, wenn das zweite Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassenschutz zu betätigen, wenn der integrierte Wert einen vor bestimmten Schwellwert überschreitet.
18. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 17, mit einer Mehrzahl von Frontsensoren,
wobei die Steuereinheit den integrierten Wert erhöht, wenn das erste Nachweissi
gnal von wenigstens einem der Frontsensoren empfangen wird, und weiter erhöht,
wenn das zweite Nachweissignal von wenigstens einem der Frontsensoren empfan
gen wird.
19. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 17, wobei:
die Steuereinheit einen ersten Zeitpunkt feststellt, zu dem das erste Nachweissignal empfangen wird, und einen zweiten Zeitpunkt, zu dem das zweite Nachweissignal empfangen wird; und
die Steuereinheit entscheidet, ob eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und den integrier ten Wert durch Addition eines dritten additiven Wertes, der größer als der zweite additive Wert ist, zum integrierten Wert weiter zu erhöhen, wenn vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wenn die Zeitdifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
die Steuereinheit einen ersten Zeitpunkt feststellt, zu dem das erste Nachweissignal empfangen wird, und einen zweiten Zeitpunkt, zu dem das zweite Nachweissignal empfangen wird; und
die Steuereinheit entscheidet, ob eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und den integrier ten Wert durch Addition eines dritten additiven Wertes, der größer als der zweite additive Wert ist, zum integrierten Wert weiter zu erhöhen, wenn vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wenn die Zeitdifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
20. Eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Insassenschutz, die einen Innen
raum-Beschleunigungssensor ("Innensensor") aufweist, der in einem Innenraum ei
nes Fahrzeuges vorgesehen ist, zum Nachweis einer Beschleunigung des Fahrzeu
ges und zur Ausgabe eines dafür repräsentativen Beschleunigungssignals, umfas
send:
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein erstes Nachweissignal auszugeben, wenn eine er ste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird, und um ein zweites Nach weissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung ist, registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und der ersten und zweiten Nachweissignale des wenigstens einen Frontsensors, um als Schwell wert einen Standardschwellwert festzulegen, wenn das erste und zweite Nachweis signal nicht empfangen werden, um einen ersten niedrigen Schwellwert, der niedri ger als der Standardschwellwert ist, als Schwellwert festzulegen, wenn das erste Nachweissignal empfangen wird, um einen zweiten niedrigen Schwellwert, der nied riger als der erste niedrige Schwellwert ist, als Schwellwert festzulegen, wenn das zweite Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassen schutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des In nensensors größer als der Schwellwert ist.
wenigstens einen Frontbereich-Beschleunigungssensor ("Frontsensor"), der in ei nem Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen ist, um die Beschleunigung des Fahr zeugs zu registrieren und um ein erstes Nachweissignal auszugeben, wenn eine er ste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung registriert wird, und um ein zweites Nach weissignal auszugeben, wenn eine zweite vorbestimmte Aufprallbeschleunigung, die größer als die erste vorbestimmte Aufprallbeschleunigung ist, registriert wird; und
eine Steuereinheit, die mit diesem Innensensor und diesem Frontsensor verbunden ist, zum Empfangen des Beschleunigungssignals des Innensensors und der ersten und zweiten Nachweissignale des wenigstens einen Frontsensors, um als Schwell wert einen Standardschwellwert festzulegen, wenn das erste und zweite Nachweis signal nicht empfangen werden, um einen ersten niedrigen Schwellwert, der niedri ger als der Standardschwellwert ist, als Schwellwert festzulegen, wenn das erste Nachweissignal empfangen wird, um einen zweiten niedrigen Schwellwert, der nied riger als der erste niedrige Schwellwert ist, als Schwellwert festzulegen, wenn das zweite Nachweissignal empfangen wird, und um die Vorrichtung zum Insassen schutz zu betätigen, wenn ein integrierter Wert des Beschleunigungssignals des In nensensors größer als der Schwellwert ist.
21. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 20, mit einer Mehrzahl von Frontsensoren,
wobei die Steuereinheit den ersten Schwellwert festlegt, wenn das erste Nachweis
signal von wenigstens einem der Frontsensoren empfangen wird, und den zweiten
Schwellwert festlegt, wenn das zweite Nachweissignal von wenigstens einem der
Frontsensoren empfangen wird.
22. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 20, wobei:
die Steuereinheit einen ersten Zeitpunkt feststellt, zu dem das erste Nachweissignal empfangen wird, und einen zweiten Zeitpunkt, zu dem das zweite Nachweissignal empfangen wird; und
die Steuereinheit entscheidet, ob eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und als Schwell wert einen dritten Schwellwert festlegt, der kleiner als der zweite Schwellwert ist, wenn die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
die Steuereinheit einen ersten Zeitpunkt feststellt, zu dem das erste Nachweissignal empfangen wird, und einen zweiten Zeitpunkt, zu dem das zweite Nachweissignal empfangen wird; und
die Steuereinheit entscheidet, ob eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und als Schwell wert einen dritten Schwellwert festlegt, der kleiner als der zweite Schwellwert ist, wenn die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
23. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, 4, 17 oder 20, wobei:
die Steuereinheit einen Referenzwert hat, um zu entscheiden, ob das Beschleuni gungssignal des Innensensors integriert werden soll;
die Steuereinheit das Beschleunigungssignal des Innensensors integriert, wenn das Beschleunigungssignal größer als der Referenzwert ist; und
die Steuereinheit den integrierten Wert des Beschleunigungssignals des Innensen sors allmählich in Richtung der Reset-Position zurückgerechnet, wenn das Be schleunigungssignal kleiner als der Referenzwert ist.
die Steuereinheit einen Referenzwert hat, um zu entscheiden, ob das Beschleuni gungssignal des Innensensors integriert werden soll;
die Steuereinheit das Beschleunigungssignal des Innensensors integriert, wenn das Beschleunigungssignal größer als der Referenzwert ist; und
die Steuereinheit den integrierten Wert des Beschleunigungssignals des Innensen sors allmählich in Richtung der Reset-Position zurückgerechnet, wenn das Be schleunigungssignal kleiner als der Referenzwert ist.
24. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, 4, 17 oder 20, wobei der Frontsensor in der
Nähe eines Kühlers in einen mittleren Bereich des Fahrzeugs vorgesehen ist.
25. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 2, 5, 18 oder 21, umfassens einen ersten
Frontsensor und einen zweiten Frontsensor, wobei die ersten und zweiten Frontsen
soren rechts bzw. links von einem Kühler in einem Frontbereich eines Fahrzeuges
vorgesehen sind.
26. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 17 oder 20, wobei der Frontsensor umfaßt:
ein piezoelektrisches Element, um die Beschleunigung nachzuweisen;
eine Verstärkungsschaltung, um die an beiden Enden des piezoelektrischen Ele ments ausgegebenen Spannungen zu empfangen, um die ausgegebenen Span nungen des piezoelektrischen Elements zu differenzverstärken und zu integrieren, und um einen integrierten Wert einer nachgewiesenen Beschleunigung aus zugeben;
eine Vorspannwiderstandsschaltung, die an einem Eingang der Verstärkungsschal tung vorgesehen ist;
einen Kondensator, der parallel zum piezoelektrischen Element geschaltet ist, um eine untere Abschneidefrequenz herabzusenken, ohne daß die Widerstandswerte der Vorspannwiderstandsschaltung angehoben werden;
eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation, um eine Verstärkung der Verstär kungsschaltung anzupassen, so daß die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssi gnals des piezoelektrischen Elements kompensiert wird;
ein Referenzspannungsschaltkreis, um dieser Verstärkungsschaltung und dieser Vorspann-Widerstandsschaltung eine Referenzspannung bereitzustellen; und
eine erste Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungsschal tung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auf Grundlage eines Ver gleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer ers ten Referenzspannung auszugeben; und
eine zweite Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungs schaltung zu empfangen, und um das zweite Nachweissignal auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer zweiten Referenzspannung auszugeben.
ein piezoelektrisches Element, um die Beschleunigung nachzuweisen;
eine Verstärkungsschaltung, um die an beiden Enden des piezoelektrischen Ele ments ausgegebenen Spannungen zu empfangen, um die ausgegebenen Span nungen des piezoelektrischen Elements zu differenzverstärken und zu integrieren, und um einen integrierten Wert einer nachgewiesenen Beschleunigung aus zugeben;
eine Vorspannwiderstandsschaltung, die an einem Eingang der Verstärkungsschal tung vorgesehen ist;
einen Kondensator, der parallel zum piezoelektrischen Element geschaltet ist, um eine untere Abschneidefrequenz herabzusenken, ohne daß die Widerstandswerte der Vorspannwiderstandsschaltung angehoben werden;
eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation, um eine Verstärkung der Verstär kungsschaltung anzupassen, so daß die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssi gnals des piezoelektrischen Elements kompensiert wird;
ein Referenzspannungsschaltkreis, um dieser Verstärkungsschaltung und dieser Vorspann-Widerstandsschaltung eine Referenzspannung bereitzustellen; und
eine erste Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungsschal tung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auf Grundlage eines Ver gleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer ers ten Referenzspannung auszugeben; und
eine zweite Vergleichsschaltung, um das Ausgangssignal dieser Verstärkungs schaltung zu empfangen, und um das zweite Nachweissignal auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal dieser Verstärkungsschaltung und einer zweiten Referenzspannung auszugeben.
27. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei eine Kapazität des Kondensators
so gewählt wird, daß die Widerstände der Vorspann-Widerstandsschaltung Wider
standswerte aufweisen, die unter einer normalen Atmosphäre verwendet werden
können und so, daß die untere Abschneidefrequenz einen niedrigen Wert hat, so
daß Änderungen der Geschwindigkeit leicht nachgewiesen werden können.
28. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei:
die Verstärkungsschaltung eine erste nicht-invertierende Verstärkungsschaltung umfaßt, um eine Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, eine zweite nicht-invertierende Verstärkungsschaltung, um die andere Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, und eine Differenzverstärkungsschaltung, um die Aus gangssignale der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen zu differenzverstärken, wobei die erste und zweite nicht-invertierende Verstärkungs schaltung und/oder die Differenzverstärkungsschaltung eine integrierende Funktion aufweisen; und
die Vorrichtung zur Temperaturkompensation ein einziges temperaturkompensie rendes Element ist, um die Verstärkung der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen anzupassen.
die Verstärkungsschaltung eine erste nicht-invertierende Verstärkungsschaltung umfaßt, um eine Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, eine zweite nicht-invertierende Verstärkungsschaltung, um die andere Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements nicht- invertierend zu verstärken, und eine Differenzverstärkungsschaltung, um die Aus gangssignale der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen zu differenzverstärken, wobei die erste und zweite nicht-invertierende Verstärkungs schaltung und/oder die Differenzverstärkungsschaltung eine integrierende Funktion aufweisen; und
die Vorrichtung zur Temperaturkompensation ein einziges temperaturkompensie rendes Element ist, um die Verstärkung der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltungen anzupassen.
29. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 28, wobei:
die erste nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen ersten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des ersten Operationsverstärkers mit einem En de des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des er sten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem ersten Wider stand und einem ersten Kondensator mit einem Ausgang des ersten Operationsver stärkers verbunden ist;
die zweite nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen zweiten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem an deren Ende des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des zweiten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator mit einem Ausgang des zweiten Ope rationsverstärkers verbunden ist; und
das temperaturkompensierende Element zwischen dem anderen Eingang des er sten Operationsverstärkers und dem anderen Eingang des zweiten Operationsver stärkers eingebaut ist, und die Verstärkungsfaktoren des ersten und des zweiten Operationsverstärkers herabsenkt, wenn die Temperatur ansteigt, und die Verstär kungsfaktoren erhöht, wenn die Temperatur fällt.
die erste nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen ersten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des ersten Operationsverstärkers mit einem En de des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des er sten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem ersten Wider stand und einem ersten Kondensator mit einem Ausgang des ersten Operationsver stärkers verbunden ist;
die zweite nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung einen zweiten Operationsver stärker aufweist, wobei ein Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem an deren Ende des piezoelektrischen Elements verbunden ist, und der andere Eingang des zweiten Operationsverstärkers über eine Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator mit einem Ausgang des zweiten Ope rationsverstärkers verbunden ist; und
das temperaturkompensierende Element zwischen dem anderen Eingang des er sten Operationsverstärkers und dem anderen Eingang des zweiten Operationsver stärkers eingebaut ist, und die Verstärkungsfaktoren des ersten und des zweiten Operationsverstärkers herabsenkt, wenn die Temperatur ansteigt, und die Verstär kungsfaktoren erhöht, wenn die Temperatur fällt.
30. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Differenzverstärkungsschaltung
einen dritten Operationsverstärker aufweist, wobei ein Eingang des dritten Operati
onsverstärkers über einen dritten Widerstand mit einem Ausgang der zweiten nicht-
invertierenden Verstärkungsschaltung verbunden ist, und über eine Parallelschal
tung mit einem vierten Widerstand und einem dritten Kondensator mit dem Refe
renzspannungsschaltkreis verbunden ist, und wobei der andere Eingang des dritten
Operationsverstärkers über einen fünften Widerstand mit einem Ausgang der ersten
nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung verbunden ist, und über eine Parallel
schaltung mit einem sechsten Widerstand und einem vierten Kondensator mit einem
Ausgang des dritten Operationsverstärkers verbunden ist.
31. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Verstärkungsfaktoren der ersten
und der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung so eingestellt werden,
daß die Abnahme der Ausgabespannungen des piezoelektrischen Elements kom
pensiert werden können.
32. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Differenzverstärkungsschaltung
einen Operationsverstärker aufweist, wobei ein Eingang des Operationsverstärkers das Ausgangssignal der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung und die Referenzspannung des Referenzspannungsschaltkreises empfängt, und wobei der andere Eingang des Operationsverstärkers das Ausgangssignal der ersten nicht- invertierenden Verstärkungsschaltung empfängt; und
der Referenzspannungsschaltkreises einen Pufferverstärker für die Referenzspan nung aufweist, um eine Anpassung an die Ausgangsimpedanzen der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung zu erreichen, und das Refe renzpotential für wenigstens die Differenzverstärkungsschaltung über den Pufferver stärker für die Referenzspannung bereitstellt.
einen Operationsverstärker aufweist, wobei ein Eingang des Operationsverstärkers das Ausgangssignal der zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung und die Referenzspannung des Referenzspannungsschaltkreises empfängt, und wobei der andere Eingang des Operationsverstärkers das Ausgangssignal der ersten nicht- invertierenden Verstärkungsschaltung empfängt; und
der Referenzspannungsschaltkreises einen Pufferverstärker für die Referenzspan nung aufweist, um eine Anpassung an die Ausgangsimpedanzen der ersten und zweiten nicht-invertierenden Verstärkungsschaltung zu erreichen, und das Refe renzpotential für wenigstens die Differenzverstärkungsschaltung über den Pufferver stärker für die Referenzspannung bereitstellt.
33. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei
die erste Vergleichsschaltung umfaßt:
einen ersten Komparator, um das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung und der ersten Referenzspannung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die erste Refe renzspannung übertrifft; und
eine erste Chattering-Verhinderungsschaltung, um Chattering dieses ersten Kompa rator zu verhindern, indem das erste Nachweissignal in einen Eingang des ersten Komparators rückgekoppelt wird, der das Ausgangssignal der Verstärkungsschal tung empfängt, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die erste Re ferenzspannung überschreitet; und wobei
die zweite Vergleichsschaltung umfaßt:
einen zweiten Komparator, um das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung und der zweiten Referenzspannung zu empfangen, und um das zweite Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Refe renzspannung übertrifft; und
eine Chattering-Verhinderungsschaltung, um Chattering dieses zweiten Komparator zu verhindern, indem das zweite Nachweissignal in einen Eingang des zweiten Komparators rückgekoppelt wird, der das Ausgangssignal der Verstärkungsschal tung empfängt, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Referenzspannung überschreitet.
einen ersten Komparator, um das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung und der ersten Referenzspannung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die erste Refe renzspannung übertrifft; und
eine erste Chattering-Verhinderungsschaltung, um Chattering dieses ersten Kompa rator zu verhindern, indem das erste Nachweissignal in einen Eingang des ersten Komparators rückgekoppelt wird, der das Ausgangssignal der Verstärkungsschal tung empfängt, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die erste Re ferenzspannung überschreitet; und wobei
die zweite Vergleichsschaltung umfaßt:
einen zweiten Komparator, um das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung und der zweiten Referenzspannung zu empfangen, und um das zweite Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Refe renzspannung übertrifft; und
eine Chattering-Verhinderungsschaltung, um Chattering dieses zweiten Komparator zu verhindern, indem das zweite Nachweissignal in einen Eingang des zweiten Komparators rückgekoppelt wird, der das Ausgangssignal der Verstärkungsschal tung empfängt, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Referenzspannung überschreitet.
34. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 26, wobei:
der Frontsensor eine Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren hat, an die von außen eine konstante Spannung angelegt wird;
die erste Vergleichsschaltung einen ersten Komparator umfaßt, um das Ausgangs signal der Verstärkungsschaltung und die erste Referenzspannung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Ver stärkungsschaltung die erste Referenzspannung übertrifft, und ein erstes Schaltele ment, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das erste Nachweissignal des ersten Kompa rators eingeschaltet wird; und
die zweite Vergleichsschaltung einen zweiten Komparator umfaßt, um das Aus gangssignal der Verstärkungsschaltung und die zweite Referenzspannung zu emp fangen, und um das zweite Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Referenzspannung übertrifft, und ein zweites Schaltelement, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das zweite Nachweissignal des zweiten Komparators eingeschaltet wird; und
die ersten und zweiten Nachweissignale durch den Frontsensor als Stromänderun gen in die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ausgegeben werden.
der Frontsensor eine Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren hat, an die von außen eine konstante Spannung angelegt wird;
die erste Vergleichsschaltung einen ersten Komparator umfaßt, um das Ausgangs signal der Verstärkungsschaltung und die erste Referenzspannung zu empfangen, und um das erste Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Ver stärkungsschaltung die erste Referenzspannung übertrifft, und ein erstes Schaltele ment, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das erste Nachweissignal des ersten Kompa rators eingeschaltet wird; und
die zweite Vergleichsschaltung einen zweiten Komparator umfaßt, um das Aus gangssignal der Verstärkungsschaltung und die zweite Referenzspannung zu emp fangen, und um das zweite Nachweissignal auszugeben, wenn das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung die zweite Referenzspannung übertrifft, und ein zweites Schaltelement, das zwischen der Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren und der Masse eingebaut ist, und das durch das zweite Nachweissignal des zweiten Komparators eingeschaltet wird; und
die ersten und zweiten Nachweissignale durch den Frontsensor als Stromänderun gen in die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ausgegeben werden.
35. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Steuereinheit eine Einheits
spannungsversorgungsleitung aufweist, von der über eine Übertragungsleitung die
konstante Spannung an die Leitung zur Spannungsversorgung der Sensoren ange
legt wird, und eine Signaleingangsschaltung, um die ersten und zweiten Nachweis
signale des Frontsensors durch den Nachweis der Stromänderung in der Einheits
spannungsversorgungsleitung zu empfangen.
36. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Signaleingangsschaltung um
faßt:
eine Stromspiegelschaltung, die zwischen der Einheitsspannungsversorgungsleitung und der Übertragungsleitung eingebaut ist, um einen Strom in Abhängigkeit der den ersten und zweiten Nachweissignalen des Frontsensors entsprechenden Stromän derungen auszugeben; und
einen Nachweiswiderstand, der zwischen der Ausgangsseite der Stromspiegel schaltung und der Masse eingebaut ist, um eine Spannungsausgabe entsprechend der Stromausgabe der Stromspiegelschaltung auszugeben.
eine Stromspiegelschaltung, die zwischen der Einheitsspannungsversorgungsleitung und der Übertragungsleitung eingebaut ist, um einen Strom in Abhängigkeit der den ersten und zweiten Nachweissignalen des Frontsensors entsprechenden Stromän derungen auszugeben; und
einen Nachweiswiderstand, der zwischen der Ausgangsseite der Stromspiegel schaltung und der Masse eingebaut ist, um eine Spannungsausgabe entsprechend der Stromausgabe der Stromspiegelschaltung auszugeben.
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