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Es
wird die Priorität
der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-389167, eingereicht am
19. November 2003, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-389017,
eingereicht am 19. November 2003, beansprucht und die Inhalte dieser
Schriften sind hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kollisionserfassungssensor
für Fahrzeuge
und eine Kollisionserfassungseinrichtung für Fahrzeuge, welche eine Kollision
von Fahrzeugen erfassen.
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Als
eine Technologie betreffend einen Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug
(oder eine Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug), welche die
Kollision von Fahrzeugen erfassen, ist ein Sensor bekannt, der viele
Sensorelemente aufweist, welche mit einem in Form eines Sechsecks
gebildeten piezoelektrischen Film ausgestattet sind, und wobei die
Sensorelemente durch eine kontinuierliche Anordnung flach sind (z.
B. bezugnehmend auf die japanische Übersetzung Nr. H08-509934 der
internationalen PCT-Anmeldung). Bei einem derartigen Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug ist jedes Sensorelement mit einem Elektrodenpaar ausgestattet,
welches so angeordnet ist, dass die Elektroden einen piezoelektrischen
Film zwischen sich aufnehmen, um Spannungen zu erfassen. Der Ort
und der Betrag einer Kollision werden aus der von jedem Sensorelement
gemessenen Spannung erfasst.
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Der
oben genannte herkömmliche
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug (oder die Kollisionserfassungseinrichtung für Fahrzeuge)
weist das Problem auf, dass die Herstellungskosten hoch sind, da
der in der Form eines Sechsecks gebildete piezoelektrische Film
kontinuierlich angeordnet werden muss, damit die Anordnung flach
ist, und dass jeder piezoelektrische Film, der kontinuierlich angeordnet ist,
damit er flach ist, mit dem Elektrodenpaar zum Messen von Spannungen
ausgestattet werden muss. Zusätzlich
werden, falls Temperaturausgleiche oder Defektprüfungen durchgeführt werden,
andere Sensoren, wie beispielsweise ein Temperatursensor, notwendig,
und dieser Punkt ist ebenfalls eine Ursache für Probleme, die die Herstellungskosten
erhöhen.
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Aus
der
EP 0 893 309 A1 ist
ein Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug bekannt, der aus einem einzigen flachen piezoelektrischen
Film besteht. Die
EP
0 893 309 A1 zeigt allerdings keine Mehrzahl von Elektrodenpaaren,
die den piezoelektrischen Film zwischen sich aufnehmen und Spannungen
zwischen den Elektroden messen.
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Aus
der
DE 694 20 914
T2 sind mehrere Elektrodenpaare ersichtlich, die ein piezoelektrisches Medium
zwischen sich aufnehmen und Spannungen zwischen den Elektroden messen.
Zwischen den mehreren Elektrodenpaaren sind hierbei Zwischenräume vorgesehen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen
Situationen entwickelt und hat die Aufgabe, einen Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug und eine Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug
bereitzustellen, bei welchen die Herstellungskosten verringert werden
können.
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Um
die oben genannten Aufgaben zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung die folgenden Maßnahmen bereit.
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Ein
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst: einen einzigen, flachen piezoelektrischen Film;
mehrere Elektrodenpaare, welche den piezoelektrischen Film zwischen
sich sandwichartig aufnehmen und Spannungen zwischen den Elektroden
messen; und Zwischenräume,
welche zwischen den mehreren Elektrodenpaaren vorgesehen sind.
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Da
die mehreren Elektrodenpaare mit einem Zwischenraum zwischen jedem
Elektrodenpaar auf dem flachen piezoelektrischen Film vorgesehen
sind, kann demgemäß bei dem
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug zusätzlich
zu einem Druck, der an einem Ort aufgebracht wird, wo das Elektrodenpaar
vorgesehen ist, durch das Elektrodenpaar, welches an einer Position
weg von einem verformten Abschnitt des piezoelektrischen Films angeordnet
ist, ein Druck erfasst werden, der an einem Ort aufgebracht wird,
an dem das Elektrodenpaar nicht vorgesehen ist, indem eine mechanische
Spannung vom verformten Abschnitt entlang der Oberfläche des
piezoelektrischen Films geleitet wird. Dann ist es durch sofortiges
und vollständiges
Analysieren der Spannung jedes Elektrodenpaares möglich, den
Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft zu bestimmen und
eine Beurteilung der Kollision zum Spezifizieren des Kollisionstyps
abzugeben. Basierend auf der Beurteilung der Kollision ist es möglich, eine
geeignete Auswahl von Kollisions-Sicherheitseinrichtungen zu treffen,
die aktiviert werden sollen. Da es daher nicht notwendig ist, viele
piezoelektrische Filme in einer Anordnung vorzusehen, und da die
Anzahl der Elektrodenpaare verringert werden kann, können die
Herstellungskosten verringert werden.
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Drei
oder mehr Elektrodenpaare können
auf derselben geraden Linie vorgesehen sein.
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In
diesem Fall kann die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Daher
können
der Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft genauer erfasst
werden, und die Beurteilung der Kollision zum Spezifizieren des
Kollisionstyps kann genauer durchgeführt werden, und es ist daher
möglich,
geeignete Einrichtungen, die betrieben werden sollen, passender
auszuwählen.
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Der
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug kann an der Frontstoßfängerfläche von Fahrzeugen vorgesehen
sein und kann sowohl als ein Kollisionserfassungssensor zum Erfassen
einer Kollision mit einem Fußgänger, als
auch als ein Kollisionserfassungssensor zur Steuerung des Betriebs
eines Airbags dienen.
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In
diesem Fall können
die Herstellungskosten weiter verringert werden, da der Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug sowohl als der Kollisionserfassungssensor zum Erfassen
einer Kollision mit einem Fußgänger, als
auch als der Kollisionserfassungssensor zur Steuerung des Betriebs
eines Airbags dient. Zusätzlich
ist es in den frühen
Phasen der Kollision, d.h. bevor sich die Karosserie des Fahrzeugs
verformt, möglich,
den Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft zu bestimmen
und eine Beurteilung der Kollision durchzuführen, um den Kollisionstyp
zu spezifizieren, da der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug
an der Frontstoßfängerfläche vorgesehen
ist. Daher ist es möglich,
geeignete Einrichtungen auszuwählen,
die betrieben werden sollen, und diese Einrichtungen in einer frühen Phase zu
aktivieren.
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Eine
Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst: einen Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug,
welcher einen einigen, flachen piezoelektrischen Film umfasst, mehrere
Elektrodenpaare, welche den piezoelektrischen Film zwischen sich
sandwichartig aufnehmen und Spannungen zwischen den Elektroden messen,
und Zwischenräume,
die zwischen den mehreren Elektrodenpaaren vorgesehen sind; und
eine Steuer-/Regeleinrichtung, welche eine Kollision eines Fahrzeugs
basierend auf erfassten Messwerten des Kollisionserfassungssensors
für ein Fahrzeug
erfasst; wobei die Steuer-/Regeleinrichtung in einem Zustand, in
dem eine vorbestimmte Spannung an eines der Elektrodenpaare angelegt
ist, einen Temperaturausgleich oder/und eine Defektprüfung durchführt, basierend
auf Erfassungsergebnissen von einem anderen Elektrodenpaar, welches
verschieden von dem oben erwähnten
einen Elektrodenpaar ist.
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Demgemäß kann bei
der Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug, zusätzlich zu
einem Druck, der an einem Ort aufgebracht wird, an dem das Elektrodenpaar
vorgesehen ist, ein Druck erfasst werden, der an einem Ort aufgebracht
wird, an dem das Elektrodenpaar nicht vorgesehen ist, da sie den
Kollisionserfassungssensor umfasst, der die mehreren Elektrodenpaare
aufweist, die mit einem Zwischenraum zwischen jedem Elektrodenpaar
auf dem flachen piezoelektrischen Film vorgesehen sind. Hierbei
wird durch das Elektrodenpaar, welches an einer Position weg von
einem verformten Abschnitt des piezoelektrischen Films angeordnet
ist, durch die vom verformten Abschnitt entlang der Oberfläche des
piezoelektrischen Films geleitete mechanische Spannung ein Druck
erfasst, der an einem Ort aufgebracht wird, an dem das Elektrodenpaar
nicht vorgesehen ist. Dann ist es durch sofortiges und vollständiges Analysieren
der Spannung jedes Elektrodenpaares möglich, den Kollisionstyp und
den Betrag der Kollisionskraft zu bestimmen und eine Beurteilung der
Kollision zum Spezifizieren des Kollisionstyps abzugeben. Basierend
auf der Beurteilung der Kollision ist es möglich, eine geeignete Auswahl
von Kollisions-Sicherheitseinrichtungen zu treffen, die aktiviert werden
sollen. Daher ist es nicht notwendig, viele piezoelektrische Filme
in einer Anordnung vorzusehen, und da die Anzahl der Elektrodenpaare
verringert werden kann, können
die Herstellungskosten verringert werden. Zusätzlich wird in einem Zustand,
in dem eine Steuer-/Regeleinrichtung eine vorbestimmte Spannung
an eines der Elektrodenpaare auf dem piezoelektrischen Film anlegt,
auf dem piezoelektrischen Film eine lokale Verformung erzeugt, und
eine durch die lokale Verformung verursachte mechanische Spannung
wird entlang der Oberfläche
des piezoelektrischen Films übertragen.
Diese mechanische Spannung kann von einem anderen Elektrodenpaar, welches
weg vom oben erwähnten
einen Elektrodenpaar angeordnet ist, erfasst werden. Da sich weiterhin
die von dem oben erwähnten
anderen Elektrodenpaar gemessene Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, ist
es im Gegenzug möglich, die
Temperatur basierend auf der von dem oben erwähnten anderen Elektrodenpaar
gemessenen Spannung zu schätzen,
und einen Temperaturausgleich basierend auf der geschätzten Temperatur durchzuführen. Da
zusätzlich
die von dem oben erwähnten
anderen Elektrodenpaar gemessene Spannung in einem vorbestimmten
Bereich gehalten werden soll, ist es möglich, eine Defektprüfung (ob
der Zustand normal oder abnormal ist) durchzuführen, basierend darauf, ob
die Spannung in dem vorbestimmten Bereich gehalten wird oder nicht.
Daher kann im Hinblick darauf, dass der Temperaturausgleich oder
die Defektprüfung
ohne die Verwendung weiterer Sensoren, wie beispielsweise einem
Temperatursensor, durchgeführt
werden kann, behauptet werden, dass die Herstellungskosten verringert
werden können.
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Im
Folgenden werden mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ein Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug und eine Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht, die einen vorderen Teil eines Fahrzeugs
zeigt, das mit einem Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug (einer
Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Kollisionserfassungssensors für ein Fahrzeug;
und
-
3 einen
Graph, der die Ausgabe-Eigenschaften des Kollisionserfassungssensors
für ein Fahrzeug
bei verschiedenen Kollisionsmustern zeigt.
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Erste Ausführungsform
-
Im
Folgenden wird eine erste Ausführungsform
eines Kollisionserfassungssensors für ein Fahrzeug und einer Kollisionserfassungseinrichtung
für ein
Fahrzeug unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug 10, welcher in einer Kollisionserfassungseinrichtung 1 verwendet
wird, bei Fahrzeugen der vorliegenden Ausführungsform in der Nähe der Außenfläche eines
Fahrzeugs 11 vorgesehen, und wird verwendet, um eine Eingabe
von der Außenseite
zum Fahrzeug 11, d.h. eine Kollision, zu erfassen. insbesondere
ist der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 an
einer Innenfläche
der Frontstoßfängerfläche 12 vorgesehen
und erfasst in erster Linie eine frontale Kollision.
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Der
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug 10 ist mit einem piezoelektrischen Film 15 ausgestattet,
welcher sich kontinuierlich entlang einer Ebene erstreckt, wie in 2 gezeigt.
Der piezoelektrische Film 15 ist aus einem makromolekularen
Verbundmaterial gefertigt und erzeugt eine elektrische Ladung, wenn
er verformt wird, und verformt sich, wenn eine elektrische Ladung
angelegt wird.
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Ferner
umfasst der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 Elektrodeneinheiten 18,
welche jede ein Paar von Elektroden 17 aufweisen, die so
angeordnet sind, dass sie den piezoelektrischen Film 15 von
beiden Seiten in der Dickenrichtung des piezoelektrischen Films
zwischen sich aufnehmen, und derart angeordnet sind, dass die Positionen
der Elektroden 17 aufeinander abgestimmt sind, und dass
jede der Elektrodeneinheiten 18 die im piezoelektrischen
Film 15 erzeugte elektrische Ladung als Spannungen erfasst.
Auf einem piezoelektrischen Film 15 sind mehrere der oben
erwähnten
Elektrodeneinheiten 18 vorgesehen, mit vorbestimmten Zwischenräumen dazwischen.
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Der
piezoelektrische Film 15 weist eine rechteckige Form auf
und erstreckt sich entlang der horizontalen Richtung, und drei oder
mehr (sechs im in 2 gezeigten Beispiel) der Elektrodeneinheiten 18 sind
entlang der Längsrichtung
vorgesehen. Das heißt,
drei oder mehr der Elektrodeneinheiten 18 sind auf derselben
geraden Linie vorgesehen, mit vorbestimmten Zwischenräumen dazwischen.
Die Elektrodeneinheiten 18 sind an beiden Endabschnitten
und an einem mittleren Abschnitt in der Längsrichtung des piezoelektrischen
Films 15 vorgesehen, und sind so angeordnet, dass vorbestimmte
Zwischenräume zwischen
ihnen vorgesehen sind.
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Die
Elektroden 17 jeder der Elektrodeneinheiten 18 sind
aus in einer rechteckigen Form gebildeten dünnen Filmen gefertigt, oder
aus einer Metallpaste oder aus einem aufgedampften Metall. Ferner sind
die Elektroden 17 so auf den piezoelektrischen Film 15 geklebt
oder gestrichen oder aufgedampft, dass sie sich über dessen gesamte Breite erstrecken. Ein
in 1 gezeigter Draht 20 ist mit jeder der
Elektroden 17 verbunden.
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Der
oben erläuterte
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform ist, obwohl dies
nicht in den Figuren gezeigt ist, direkt an einer Innenfläche der
Frontstoßfängerfläche 12 derart
eingebaut, dass der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 vollständig mit einem
beutelförmigen
Abdeckbauteil bedeckt ist, welches z. B. aus einem Isolationsmaterial
gefertigt ist; ansonsten kann der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 an
der Innenfläche
der Frontstoßfängerfläche 12 mittels
einer aus einem Kunstharzmaterial oder ähnlichem gefertigten Halteplatte eingebaut
sein. Der Zustand des eingebauten Kollisionserfassungssensors für ein Fahrzeug 10 wird
in einer Position sein, in der die Längsrichtung des piezoelektrischen
Films 15 der Breitenrichtung des Fahrzeugs 11 entspricht,
so dass die mehreren Elektrodeneinheiten 18 in der Breitenrichtung
des Fahrzeugs 11 angeordnet sind, und die Breitenrichtung des
piezoelektrischen Films 15 der vertikalen Richtung entspricht.
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Die
Drähte 20 jeder
der Elektrodeneinheiten 18 des Kollisionserfassungssensors
für ein
Fahrzeug 10 sind mit einem Signalaufbereiter 25 verbunden, der
in einem Motorraum angeordnet ist. Der Signalaufbereiter 25 überträgt elektrische
Signale von jeder der Elektrodeneinheiten 18 zu einer Steuer-/Regeleinheit 27 für ein ergänzendes
Rückhaltesystem (SRS,
supplemental restraint system), nachdem die elektrischen Signale
verarbeitet wurden, um die Signalintensität zu erhöhen, Rauschen zu verringern, usw..
Die oben erläuterte
Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug 11 besteht
aus dem Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10,
dem Signalaufbereiter 25 und der SRS-Steuer-/Regeleinheit 27.
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Die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 beurteilt den Kollisionstyp
und den Betrag der Kollisionskraft, usw. basierend auf den von jeder
Elektrodeneinheit 18 gemessenen Spannungen. Andererseits
sind am Fahrzeug 11 als Sicherheitseinrichtungen für Kollisionen
eine Airbageinrichtung 29, die einen Airbag aufbläst, eine
Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30, die einen Sicherheitsgurt
zwangsweise spannt, und eine Motorhauben-Hebeeinrichtung 31,
welche eine Motorhaube zwangsweise hebt, vorgesehen. Ferner führt die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27, basierend auf Messdaten des
Kollisionserfassungssensors für
ein Fahrzeug 10, Geschwindigkeitsdaten eines in den Figuren
nicht gezeigten Geschwindigkeitssensors, usw., eine Beurteilung durch,
ob das Fahrzeug 11 mit einem Fußgänger oder mit einem Objekt
kollidiert, und steuert/regelt dann den Betrieb der Airbageinrichtung 29,
der Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30 und der Motorhauben-Hebeeinrichtung 31.
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In
den frühen
Phasen einer Kollision schätzt die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 basierend auf Signalen von
jeder Elektrodeneinheit 18, ob der Kollisionstyp eine vollständig überlappende
Kollision, eine Pfostenkollision oder eine versetzte Kollision ist.
Weiterhin schätzt
die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 in dem Fall, dass die Kollision
als eine versetze Kollision eingeschätzt wird, ferner, ob die Versatzrichtung links
oder rechts ist, und schätzt
ferner den Versatzgrad und die Schwere der Kollision. Dann führt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27,
durch Verwendung eines G-Sensors (Beschleunigungsmessers) oder eines
Satelliten-G-Sensors in der SRS-Steuer-/Regeleinheit 27,
Beurteilungen über
den Kollisionstyp und die Schwere der Kollision durch. Entsprechend
den Beurteilungsergebnissen des Kollisionstyps und der Schwere der
Kollision, steuert/regelt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 jeden
Betrieb der Airbageinrichtung 29, der Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30 und
der Motorhauben-Hebeeinrichtung 31.
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Wenn
beispielsweise, wie in 3 gezeigt, die Positionen jeder
Elektrodeneinheit 18, welche in der Auto-Breitenrichtung
angeordnet sind, als eine horizontale Achse angenommen werden (die
in 3 gezeigten Positionen (a) bis (f) entsprechen den
in 2 gezeigten Positionen (a) bis (f)), und wenn
der Messwert jeder Elektrodeneinheit 18 in jeder Position
als eine vertikale Achse angenommen wird, werden die Messwerte der
Elektrodeneinheiten 18 fast gleich und nehmen hohe Werte
an, wenn das Fahrzeug 11 mit einer flachen, harten Wand
kollidiert, welche eine große
Oberfläche
aufweist und an einem festen Ort ist. In diesem Fall können geschätzte Werte
an jedem Punkt zwischen jeder der Elektrodeneinheiten 18 erhalten
werden, indem eine Linie gezogen wird, welche die Messwerte glatt
verbindet. In diesem Fall können,
wie in 3 durch eine durchgezogene Linie A gezeigt, geschätzte Werte
an jedem Punkt zwischen jeder der Elektrodeneinheiten 18 so
abgeschätzt
werden, dass sie die gleichen Werte wie die Messwerte haben. In
dem Fall, in dem diese Art von Daten erhalten wird, urteilt die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27, dass die Kollision mit etwas
anderem als einem Fußgänger stattgefunden
hat und urteilt ferner, dass die Kollision als ein Zerstörungsmodus klassifiziert
wird. Dann spannt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27, um die
Insassen zu schützen,
die Sicherheitsgurte mittels der Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30 mit
einem vorbestimmten Zeitverlauf und aktiviert ferner die Airbageinrichtung 29 mit
einem vorbestimmten Zeitverlauf. Das heißt, der Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug 10 funktioniert als ein Kollisionserfassungssensor,
der den Betrieb eines Airbags steuert.
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In
dem Fall, in dem das Fahrzeug 11 mit einem Versatz in der
Auto-Breitenrichtung mit einem weichen Objekt kollidiert, welches
an einem festen Ort befestigt ist, werden die Messwerte an jeder
Elektrodeneinheit 18 in Richtung auf die Elektrodeneinheiten 18 an
der kollidierten Seite höher
sein und in Richtung auf die nicht kollidierte Seite niedriger sein, wie
durch eine Strichpunktlinie B in 3 gezeigt. Auch
in diesem Fall können
durch das Ziehen einer glatten Kurve geschätzte Werte an jedem Punkt zwischen
jeder der Elektrodeneinheiten 18 erhalten werden, und ferner
kann der Maximalwert der Messwerte abgeschätzt werden, welcher eine Kollisionskraft
anzeigt und eine Position, an der diese auftritt. In diesem Fall
ist ersichtlich, dass der Maximalwert der Messwerte an einem Endabschnitt
in der Auto-Breitenrichtung auftrat und ferner, dass die Messwert-Beträge relativ
niedriger werden, und dass die Position, an der die Kollision auftritt,
sich relativ weit ausbreitet. Auch in diesem Fall urteilt die SRS-Steuer-/Regeleinrichtung 27,
dass die Kollision mit etwas anderem als einem Fußgänger stattfindet,
und urteilt ferner, dass die Kollision als ein Zerstörungsmodus
klassifiziert wird. Dann spannt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27, um
die Insassen zu schützen,
die Sicherheitsgurte mittels der Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30 mit einem
vorbestimmten Zeitverlauf und aktiviert ferner die Airbageinrichtung 29 mit
einem vorbestimmten Zeitverlauf.
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Ferner,
in dem Fall, dass das Fahrzeug 11 mit der Mitte seiner
Vorderfläche
in der Auto-Breitenrichtung mit einem harten Objekt kollidiert,
wie beispielsweise einem Telegraphenmast, der eine kleine Oberfläche aufweist
und an einem festen Ort befestigt ist, werden die Messwerte bei
jeder Elektrodeneinheit 18 höher in Richtung der Elektrodeneinheiten 18 an
der kollidierten Seite sein, und werden in Richtung der beiden Endseiten
in der Auto-Breitenrichtung niedriger sein, wie durch eine gestrichelte
Linie C in 3 angezeigt. Auch in diesem
Fall können durch
das Ziehen einer glatten Kurve geschätzte Werte an jedem Punkt zwischen
jeder der Elektrodeneinheiten 18 erhalten werden, und ferner
kann der Maximalwert der Messwerte abgeschätzt werden, welcher eine Kollisionskraft
anzeigt und eine Position, an der diese auftritt. In diesem Fall
ist ersichtlich, dass der Maximalwert der Messwerte an einem Mittelabschnitt
in der Auto-Breitenrichtung auftritt, wo keine Elektrodeneinheit 18 angeordnet
ist, und ferner, dass die Messwert-Beträge
relativ höher
werden. Auch in dem Fall, dass diese Art von Daten erhalten wird,
urteilt die SRS-Steuer-/Regeleinrichtung 27, dass die Kollision
mit etwas anderem als einem Fußgänger stattfindet,
und urteilt ferner, dass die Kollision als in einem Zerstörungsmodus
klassifiziert wird. Dann spannt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27, um
die Insassen zu schützen,
die Sicherheitsgurte mittels der Sicherheitsgurt-Spanneinrichtung 30 mit einem
vorbestimmten Zeitverlauf und aktiviert ferner die Airbageinrichtung 29 mit
einem vorbestimmten Zeitverlauf.
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Weiterhin
ist es möglich,
basierend auf dem Maximalwert der oben erläuterten Messwerte, der die Kollisionskraft
anzeigt, zu beurteilen, dass die Kollision als nicht in einem Zerstörungsmodus
klassifiziert wird, beispielsweise eine Kollision mit einem Bordstein.
In dem Fall, dass die Kollision im Nicht-Zerstörungsmodus ist, steuert/regelt
die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 derart, dass z. B. die
Airbageinrichtung 29 nicht aktiviert wird.
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In
dem Fall, dass das Fahrzeug 11 mit der Mitte seiner Vorderfläche in der
Auto-Breitenrichtung mit einem Fußgänger kollidiert, werden die
Messwerte an jeder Elektrodeneinheit 18 in Richtung der
Elektrodeneinheiten 18 an der kollidierten Seite höher sein,
und werden in Richtung der beiden Endseiten in der Auto-Breitenrichtung
niedriger sein, wie durch eine Strichpunktlinie D in 3 angezeigt.
Auch in diesem Fall können
durch das Ziehen einer glatten Kurve geschätzte Werte an jedem Punkt zwischen
jeder der Elektrodeneinheiten 18 erhalten werden, und ferner
kann der Maximalwert der Messwerte abgeschätzt werden, welcher eine Kollisionskraft
anzeigt und eine Position, an der diese auftritt. Auch in diesem
Fall ist ersichtlich, dass der Maximalwert der Messwerte an einem
Mittelabschnitt in der Auto-Breitenrichtung auftritt, wo keine Elektrodeneinheit 18 angeordnet
ist, und ferner, dass die Messwert-Beträge relativ höher werden,
und dass der Ausbreitungsbereich der Messwerte ein relativ enger
Bereich ist. In dem Fall, dass diese Art von Daten erhalten wird,
urteilt die SRS-Steuer-/Regeleinrichtung 27, dass die Kollision
mit einem Fußgänger stattfindet.
Dann führt die
SRS-Steuer-/Regeleinrichtung 27, um den Fußgänger zu
schützen,
Steuerungen/Regelungen durch, wie beispielsweise das Anheben der
Motorhaube durch Aktivieren der Motorhauben-Hebeeinrichtung 31 mit
einem vorbestimmten Zeitverlauf. Das heißt, der Kollisionserfassungssensor
für ein Fahrzeug 10 der
vorliegenden Erfindung funktioniert auch als ein Kollisionserfassungssensor
zum Erfassen einer Kollision mit einem Fußgänger.
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Demgemäß kann bei
der oben erläuterten Kollisionserfassungseinrichtung
für ein
Fahrzeug 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die mehreren Elektrodeneinheiten 18 mit einem
Zwischenraum dazwischen auf einem flachen piezoelektrischen Film 15 vorgesehen
sind, zusätzlich
zu dem Druck, welcher an einem Ort aufgebracht wird, an dem die
Elektrodeneinheiten 18 vorgesehen sind, der Druck an einem
Ort, an dem die Elektrodeneinheiten 18 nicht vorgesehen
sind, durch die von einem verformten Abschnitt auf dem piezoelektrischen
Film 15 weg angeordneten Elektrodeneinheiten 18 erfasst
werden, indem die mechanische Spannung vom verformten Abschnitt
entlang der Oberfläche
des piezoelektrischen Films 15 übertragen wird. Dann ist es
durch sofortiges und vollständiges
Analysieren der Spannung jedes Elektrodenpaares möglich, den
Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft zu bestimmen und
eine Beurteilung der Kollision zum Spezifi zieren des Kollisionstyps
abzugeben. Basierend auf der Beurteilung der Kollision ist es möglich, eine
geeignete Auswahl von Kollisions-Sicherheitseinrichtungen zu treffen,
die aktiviert werden sollen. Daher ist es nicht notwendig, viele
piezoelektrische Filme 15 in einer Anordnung vorzusehen,
und da die Anzahl der Elektrodeneinheiten 18 verringert
werden kann, können
die Herstellungskosten verringert werden.
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Zusätzlich kann,
da mehr als drei Elektrodeneinheiten 18 auf annähernd derselben
geraden Linie angeordnet sind, die Erfassungsgenauigkeit verbessert
werden. Daher können
der Kollisionstyp und der Betrag der Kollisionskraft genauer erfasst
werden, und die Beurteilung der Kollision zum Spezifizieren des
Kollisionstyps kann genauer durchgeführt werden, und es ist daher
möglich,
geeignete Einrichtungen, die aktiviert werden sollen, passender
auszuwählen.
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Zusätzlich können die
Herstellungskosten weiter verringert werden, da der Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug 10 der vorliegenden Erfindung sowohl als ein Kollisionserfassungssensor zum
Erfassen einer Kollision mit einem Fußgänger, als auch als ein Kollisionserfassungssensor
zum Steuern des Betriebs des Airbags dienen kann. Zusätzlich ist
es möglich,
den Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft in den frühen Phasen
der Kollision, d.h. bevor sich eine Karosserie des Fahrzeugs verformt,
zu bestimmen, und eine Bestimmung der Kollision durchzuführen, um
den Kollisionstyp zu bestimmen, da der Kollisionserfassungssensor
für ein Fahrzeug 10 an
der Frontstoßfängerfläche 12 vorgesehen
ist. Daher ist es möglich,
geeignete Einrichtungen auszuwählen,
die aktiviert werden sollen, und die geeigneten Einrichtungen in
einer frühen
Phase zu aktivieren.
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Zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform
eines Kollisionserfassungssensors für ein Fahrzeug und einer Kollisionserfassungseinrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Folgenden beschrieben. Weiterhin werden Komponenten, die
in der oben erläuterten
ersten Ausführungsform beschrieben
worden sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und Erläuterungen
dazu sind hier ausgelassen.
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In
einem Zustand, bei dem eine vorbestimmte Spannung an eine der Elektrodeneinheiten 18 auf dem
piezoelektrischen Film 15 angelegt wird, führt die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 der vorliegenden Erfindung
einen Temperaturausgleich und eine Defektprüfung durch, basierend auf den
erfassten Messdaten von einer anderen Elektrodeneinheit 18, welche
von der oben erwähnten
einen Elektrodeneinheit 18 verschieden ist.
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Insbesondere
verwendet die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 eine der Elektrodeneinheiten 18 als
eine Elektrodeneinheit 18 zum Anlegen einer Temperaturausgleichsspannung,
und legt, zu einem Zeitpunkt, wenn beispielsweise ein Zündschlüssel betätigt wird,
und danach in einem vorbestimmten Zeitabstand, eine vorbestimmte
Spannung an die Elektrodeneinheit 18 an, um eine Temperaturausgleichsspannung
anzulegen. Ferner verwendet die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 zu
jedem Zeitpunkt eine der Elektrodeneinheiten 18, die beispielsweise neben
der Elektrodeneinheit 18 zum Anlegen der Temperaturausgleichsspannung
liegt, als eine Elektrodeneinheit 18 zum Messen der Temperaturausgleichsspannung.
Die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 misst
die Spannung mittels der Elektrodeneinheit 18 zum Messen
der Temperaturausgleichsspannung. Das heißt, wenn die vorbestimmte Spannung
an den piezoelektrischen Film 15 mittels der Elektrodeneinheit 18 zum
Anlegen der Temperaturausgleichsspannung angelegt wird, wird eine
lokale Verformung im piezoelektrischen Film 15 erzeugt,
und die durch die lokale Verformung des piezoelektrischen Films 15 verursachte
mechanische Spannung wird entlang der Oberfläche des piezoelektrischen Films 15 übertragen
und erzeugt eine mechanische Spannung an der Position der Elektrodeneinheit 18 zum
Messen der Temperaturausgleichsspannung, welche weg von der Elektrodeneinheit 18 zum
Anlegen der Temperaturausgleichsspannung angeordnet ist. Die mechanische
Spannung verursacht die elektrische Spannung, die durch diese Elektrodeneinheit 18 zum Messen
der Temperaturausgleichsspannung messbar ist.
-
Die
von der Elektrodeneinheit 18 zum Messen der Temperaturausgleichsspannung
gemessene Spannung ändert
sich in Abhängigkeit
von der Temperatur, das heißt,
die Spannung steigt, wenn die Temperatur steigt und die Spannung
fällt,
wenn die Temperatur fällt.
Die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 hat eine Tabelle gespeichert,
welche die Beziehung zwischen der Temperatur und der von der Elektrodeneinheit 18 zum
Messen der Temperaturausgleichsspannung zu messenden Spannung, wenn die
vorbestimmte Spannung an die Elektrodeneinheit 18 zum Anlegen
der Temperaturausgleichsspannung angelegt wird, enthält. Ferner
schätzt
die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 die Temperatur basierend
auf der Spannung, die von der Elektrodeneinheit 18 zum Messen
der Temperaturausgleichsspannung gemessen ist, mit Bezug zur Tabelle.
Zusätzlich
hat die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 eine
Tabelle gespeichert, welche Korrekturen der Messwerte für jede Temperatur
definiert. Wenn die oben beschriebenen Messwerte berechnet werden,
werden die oben beschriebenen Messwerte mit der basierend auf der Temperatur
geschätzten
Korrektur korrigiert. Wie oben erläutert, wird in einem Zustand,
bei dem die vorbestimmte Spannung an den piezoelektrischen Film 15 mittels
der Elektrodeneinheit 18 zum Anlegen der Temperaturausgleichsspannung
angelegt wird, der Temperaturausgleich basierend auf dem Messergebnis
der Elektrodeneinheit 18 zum Messen der Temperaturausgleichsspannung
durchgeführt,
welche unterschiedlich von der Elektrodeneinheit 18 zum
Anlegen der Temperaturausgleichsspannung ist. Dann wird eine Beurteilung
des oben erläuterten Typs
der Kollision und des Betrags der Kollisionskraft basierend auf
den Messwerten durchgeführt,
welche durch den oben erläuterten
Temperaturausgleich korrigiert worden sind.
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Weiterhin
wählt die
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 eine vorbestimmte Elektrodeneinheit 18 als eine
Elektrodeneinheit zum Anlegen einer Spannung zur Defektprüfung 18 aus,
und legt, zu einem Zeitpunkt, wenn beispielsweise ein Zündschlüssel betätigt wird,
eine vorbestimmte Spannung an die Elektroden einheit zum Anlegen
einer Spannung zur Defektprüfung 18 an.
Weiterhin wählt
die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 alle der anderen Elektrodeneinheiten 18 als
Elektrodeneinheiten 18 zum Messen einer Spannung zur Defektprüfung 18 aus,
welche verschieden von der Elektrodeneinheit zum Anlegen einer Spannung
zur Defektprüfung 18 sind,
und die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 misst die Spannungen an
diesen Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung zur Defektprüfung 18.
Die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 weist eine Tabelle auf,
welche einen zulässigen
Bereich der Spannungen für
jede der Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung zur Defektprüfung 18 speichert.
Wenn die von jeder der Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung
zur Defektprüfung 18 gemessenen
Spannungen mit der Tabelle verglichen werden, und wenn die Spannung außerhalb
des zulässigen
Bereichs liegt, urteilt die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27,
dass die Elektrodeneinheit zum Messen der Spannung zur Defektprüfung 18 defekt
ist. Andererseits wird die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 in
dem Fall, dass keine der Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung
zur Defektprüfung 18 außerhalb
des zulässigen
Bereichs liegen, als Ergebnis einer Defektprüfung ausgeben, dass kein Defekt
vorliegt. Weiterhin wird die oben erläuterte Defektprüfung mindestens
zweimal durchgeführt,
indem die Elektrodeneinheit zum Anlegen der Spannung zur Defektprüfung 18 geändert wird,
das heißt,
indem die oben erläuterte
Elektrodeneinheit zum Anlegen der Spannung zur Defektprüfung 18 bei der
nächsten
Defektprüfung
zu einer der Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung zur Defektprüfung geändert wird.
Falls bei diesen Defektprüfungen das
Ergebnis erlangt wird, dass eine der Elektrodeneinheiten zum Messen
der Spannung zur Defektprüfung 18 defekt
ist, wird die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 eine Anzeige,
z. B. auf einem Armaturenbrett anzeigen, dass ein Defekt aufgetreten
ist. Zusätzlich wird
die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 den oben erläuterten
Kollisionstyp und den Grad der Kollisionskraft nach dem Streichen
der Messwerte der defekten Elektrodeneinheiten zum Messen der Spannung zur
Defektprüfung 18 beurteilen.
Weiterhin kann die SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 in einem
normalen Betriebszustand nach dem Betätigen des Zündschlüssels, für den Fall, dass eine Messwertausgabe
für einen
Temperaturausgleich kontinuier lich eine unmögliche und abnormale Temperatur
anzeigt, darauf basierend eine Defektprüfung durchführen, ob die Elektrodeneinheit 18 defekt
ist.
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Ferner
können,
so dass bei einer während des
Ausführens
des oben beschrieben Temperaturausgleichs und der Defektprüfung auftretenden
Kollision die Ergebnisse des Kollisionstyps und dem Grad der Kollisionskraft
nicht beeinflusst werden, die Spannungspegel, die von den Elektrodeneinheiten 18 beim
Temperaturausgleich und bei der Defektprüfung gemessen werden sollen,
ausreichend kleiner gemacht werden, als die Spannungspegel, welche von
den Elektrodeneinheiten 18 bei einer Kollision gemessen
werden sollen.
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Wie
oben erläutert,
umfasst bei der Kollisionserfassungseinrichtung für ein Fahrzeug 1 der
vorliegenden Erfindung der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 mehrere
Elektrodeneinheiten 18, welche mit einem Zwischenraum dazwischen
auf dem flachen piezoelektrischen Film 15 vorgesehen sind.
Durch Anwendung dieser Konfiguration können, zusätzlich zu den Drücken, welche
an Positionen aufgebracht werden, an denen die Elektrodeneinheiten 18 vorgesehen
sind, die Drücke,
die an Positionen, an denen die Elektrodeneinheiten 18 nicht vorgesehen
sind, aufgebracht werden, durch die von einem verformten Abschnitt
auf dem piezoelektrischen Film 15 weg angeordneten Elektrodeneinheiten 18 erfasst
werden, indem die mechanische Spannung vom verformten Abschnitt
entlang der Oberfläche
des piezoelektrischen Films 15 übertragen wird. Dann ist es
durch sofortiges und vollständiges
Analysieren der Spannung jeder Elektrodeneinheit 18 möglich, den
Kollisionstyp und den Betrag der Kollisionskraft zu bestimmen und
eine Beurteilung der Kollision zum Spezifizieren des Kollisionstyps
abzugeben. Basierend auf der Beurteilung der Kollision ist es ferner
möglich,
eine geeignete Auswahl von Kollisions-Sicherheitseinrichtungen zu
treffen, die aktiviert werden sollen. Daher ist es nicht notwendig,
viele piezoelektrische Filme 15 in einer Anordnung vorzusehen,
und da die Anzahl der Elektrodeneinheiten 18 verringert
werden kann, können
die Herstellungskosten verringert werden.
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Zusätzlich wird
bei einem Zustand, bei dem die SRS-Steuer/Regeleinheit 27 die
vorbestimmte Spannung an eine der Elektrodeneinheiten 18 auf dem
piezoelektrischen Film 15 anlegt, eine lokale Verformung
auf dem piezoelektrischen Film 15 erzeugt, und eine von
der lokalen Verformung verursachte mechanische Spannung wird entlang
der Oberfläche
des piezoelektrischen Films 15 übertragen. Die mechanische
Spannung kann durch andere Elektrodeneinheiten 18 erfasst
werden, welche weg von der oben erwähnten einen Elektrodeneinheit 18 angeordnet
sind. Ferner ist es andererseits möglich, die Temperatur basierend
auf den von den oben erwähnten
anderen Elektrodeneinheiten 18 gemessenen Spannungen abzuschätzen, da
sich die von den oben erwähnten
anderen Elektrodeneinheiten 18 gemessenen Spannungen in
Abhängigkeit
von der Temperatur ändern,
und basierend auf der geschätzten
Temperatur einen Temperaturausgleich durchzuführen. Zusätzlich ist es möglich, eine
Defektprüfung (ob
der Zustand normal oder abnormal ist) durchzuführen, basierend darauf, ob
die Spannungen innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten werden oder
nicht, da die von den oben erwähnten
anderen Elektrodeneinheiten 18 gemessenen Spannungen innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden sollen. Daher kann
auch im Hinblick darauf, dass dieser Temperaturausgleich und diese
Defektprüfungen
ohne die Verwendung anderer Sensoren, wie beispielsweise einem Temperatursensor,
durchgeführt
werden können,
behauptet werden, dass die Herstellungskosten verringert werden
können.
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Weiterhin
ist bei jeder oben erläuterten
Ausführungsform
die Erläuterung
auf den Fall gerichtet, dass der Kollisionserfassungssensor für ein Fahrzeug 10 an
der Innenfläche
der Frontstoßfängerfläche 12 vorgesehen
ist und hauptsächlich
frontale Kollisionen erfasst. Es ist selbstverständlich möglich, den Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug 10 an einer Innenfläche eines Heckstoßfängers vorzusehen
und hauptsächlich
Kollisionen von hinten zu erfassen, oder den Kollisionserfassungssensor
für ein
Fahrzeug 10 an einer Innenfläche von äußeren Türplatten vorzusehen und hauptsächlich Seiten kollisionen
zu erfassen.
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Zusätzlich ist
bei jeder oben erläuterten
Ausführungsform
die Erläuterung
darauf gerichtet, dass die Elektrodeneinheiten 18 entlang
der Längsrichtung
des piezoelektrischen Films 15 angeordnet sind; es ist
allerdings auch möglich,
die Elektrodeneinheiten 18 sowohl entlang der Längsrichtung,
als auch entlang der Breitenrichtung (Richtungen nach oben und nach
unten) in einer Matrix anzuordnen und die Spannungen an der Elektrodeneinheit 18 zu
messen.
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Ferner
hat bei jeder der oben erläuterten Ausführungsformen
der Signalaufbereiter 25 die Rolle, Signale mit niedrigem
Rauschen zur SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 zu übermitteln,
indem die Signalintensität
erhöht
wird; der Signalaufbereiter 25 kann allerdings Funktionen,
usw. aufweisen, um eine gewisse Signalverarbeitung im Signalaufbereiter 25 durchzuführen und
dann eine Prüfung
durchzuführen,
ob die Kollision mit einem Fußgänger oder
einem Objekt stattfindet. In diesem Fall können die Signale vom Signalaufbereiter 25 zur
SRS-Steuer-/Regeleinheit 27 entweder analoge oder digitale
Signale verwenden.
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Zusätzlich ist
es möglich,
eine Anordnung anzunehmen, bei der alle Ausgaben von jeder Elektrodeneinheit 18 durch
einen einzigen Signalaufbereiter 25 verarbeitet werden,
wie in 1 gezeigt; der Signalaufbereiter 25 kann
allerdings unabhängig
für jede
der Elektrodeneinheiten 18 vorgesehen sein.
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Während voranstehend
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben und illustriert worden sind, ist ersichtlich,
dass diese die Erfindung beispielhaft erläutern und nicht als begrenzend
anzusehen sind. Ergänzungen,
Auslassungen, Ersetzungen und andere Änderungen können durchgeführt werden,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Demgemäß ist die
Erfindung nicht als auf die voranstehende Beschreibung begrenzt anzusehen,
sondern wird nur durch den Rahmen der beigefügten Ansprüche begrenzt.
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Ein
Kollisionserfassungssensor für
ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung umfasst einen einzigen,
flachen piezoelektrischen Film 15, mehrere Elektrodenpaare 18,
welche den piezoelektrischen Film 15 zwischen sich aufnehmen
und Spannungen zwischen den Elektroden messen, und Zwischenräume, die
zwischen den mehreren Elektrodenpaaren vorgesehen sind.