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Die
Sicherheit für
Insassen eines Fahrzeugs, das in einen Unfall verwickelt ist, wurde
verbessert. In letzter Zeit wurde, zusätzlich zur Insassensicherheit, eine
Fußgängersicherheit
erforderlich, um Fußgänger vor
tödlichen
Verletzungen bei einem Unfall zu schützen. Deshalb wird es wichtig,
eine Kollision des Fahrzeugs mit den Fußgängern zu erfassen.
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Es
ist ein Kollisionserfassungssystem vorgeschlagen worden, das eine
Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt durch einen Drucksensor,
der zwischen einem Stoßfängerdämpfer und
einer Stoßfängerverstärkung des
Fahrzeugs eingebaut ist, erfasst. Eine aus Harz oder Metall hergestellte
Lastplatte ist zwischen den Stoßfängerdämpfer und
den Drucksensor gebracht.
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In
einem solchen Kollisionserfassungssystem wird als Drucksensor manchmal
ein druckempfindlicher Sensor eines Mattentyps verwendet. Wird der
druckempfindliche Sensor eines Mattentyps als Drucksensor des Kollisionserfassungssystems
verwendet, muss er einen großen
druckempfindlichen Bereich haben, um hohen Druck zu erfassen.
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Während jedoch
ein druckempfindlicher Sensor eines Mattentyps, der einen kleinen
druckempfindlichen Bereich hat, billig ist, so ist ein druckempfindlicher
Sensor eines Mattentyps, der einen großen druckempfindlichen Bereich
hat, aufwendig. Weiterhin ist ein druckempfindlicher Sensor eines Mattentyps
teilweise aus Harz hergestellt, und der Harzabschnitt wird verformt,
wenn er hohem Druck ausgesetzt ist. Der Harzabschnitt kann sogar
verformt bleiben, selbst nachdem der hohe Druck entfernt wurde.
Ein Resultat daraus ist, dass der druckempfindliche Sensor eines
Mattentyps möglicherweise
nicht zu seiner ursprünglichen
Form zurückkehrt und
eine ungenaue Ausgabe erzeugt.
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Angesichts
des im Vorhergehenden beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Kollisionserfassungssystem zu schaffen,
das eine Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt durch einen
Drucksensor, der einen kleinen druckempfindlichen Bereich hat, erfasst.
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Ein
Kollisionserfassungssystem für
ein Fahrzeug umfasst eine Stoßfängerverstärkung, die
an einem Seitenbauglied des Fahrzeugs befestigt ist, einen Drucksensor,
der vor der Stoßfängerverstärkung platziert
ist und mindestens ein druckempfindliches Bauglied hat, sowie eine
Lastplatte, die vor dem Drucksensor platziert ist.
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Die
Lastplatte hat ein Basisbauglied und mindestens ein Fußbauglied,
das sich von dem Basisbauglied zu der Stoßfängerverstärkung hin erstreckt. Das Basisbauglied
hat einen ersten Abschnitt, der dem druckempfindlichen Bauglied
des Drucksensors gegenüberliegt,
sowie einen zweiten Abschnitt, der an dem Fußbauglied befestigt ist. Der
Drucksensor kann einen kleinen druckempfindlichen Bereich haben,
da das Fußbauglied
Druck, der über
die Lastplatte an den Drucksensor angelegt wird, reduziert.
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Die
vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten, in Übereinstimmung
mit den beigefügten
Zeichnungen angefertigten, Beschreibung deutlicher werden. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines Kollisionserfassungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Kollisionserfassungssystems aus 1;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Drucksensors des Kollisionserfassungssystems
aus 1;
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4 eine
grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Widerstand
eines druckempfindlichen Films des Drucksensors aus 3 und
einem Druck, der an den druckempfindlichen Film angelegt wird, zeigt;
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5A eine
Querschnittsansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen dem Drucksensor
aus 3 und einer Lastplatte des Kollisionserfassungssystems
aus 1 zeigt, und
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5B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VB-VB von 5A;
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6 eine
Querschnittsansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem
Drucksensor und einer Lastplatte eines Kollisionserfassungssystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
Querschnittsansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem
Drucksensor und einer Lastplatte eines Kollisionserfassungssystems gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8A eine
Querschnittsansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem
Drucksensor und einer Lastplatte eines Kollisionserfassungssystems
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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8B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VIIIB-VIIIB von 8A.
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Bezug
nehmend auf die 1–5B umfasst
ein Kollisionserfassungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Stoßfängerverstärkung 1, einen Drucksensor 2,
eine Lastplatte 3, einen Stoßfängerdämpfer 4, eine Stoßfängerabdeckung 5 sowie
eine Berechnungsschaltung (nicht gezeigt).
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Die
Stoßfängerverstärkung 1 ist
aus Metall hergestellt. Die Stoßfängerverstärkung 1 befindet sich
an dem Vorderen eines Fahrzeugs und erstreckt sich in einer Seite-zu-Seite-Richtung des
Fahrzeugs. Eine Rückoberfläche der
Stoßfängerverstärkung 1 ist an
einem Vorderseitenbauglied Fm des Fahrzeugs befestigt.
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Der
Drucksensor 2 ist ein druckempfindlicher Sensor eines Mattentyps
und auf einer Vorderoberfläche
der Stoßfängerverstärkung 1 platziert.
Wie in 1 gezeigt, hat der Drucksensor 2 eine
Form wie ein Streifen und erstreckt sich entlang der Stoßfängerverstärkung 1.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst
das Kollisionserfassungssystem, wie in 2 gezeigt,
zwei Drucksensoren 2, die vertikal miteinander ausgerichtet
sind.
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Wie
in den 5A und 5B gezeigt,
umfasst der Drucksensor 2 eine Mehrzahl von Sensorzellen 20,
die entlang der Länge
des Drucksensors 2 in einer Linie angeordnet sind. Jede
Sensorzelle 20 ist mit der Berechnungsschaltung elektrisch
verdrahtet.
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Der
Drucksensor 2 ist wie in 3 gezeigt aufgebaut.
Ein Abstandshalterfilm 22 ist zwischen einem Paar von Harzfilmen 21 über Haftmittelfilme 23 angeordnet.
Die Harzfilme 21 und der Abstandshalterfilm 22 können aus
verschiedenen Harztypen wie einem Polyethylennaphtalat (PEN) oder
einem Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt sein. Ein gestapelter
Film aus dem Abstandshalterfilm 22 und den Haftmittelfilmen 23 hat
eine Mehrzahl von kreisförmigen Öffnungen 24a.
Die Öffnungen 24a sind
voneinander durch eine vorbestimmte Entfernung getrennt und entlang
der Länge
des Drucksensors 2 in einer Linie angeordnet. Jede Sensorzelle 20 ist
in einer der entsprechenden der Öffnungen 24a gebildet.
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Jede
Sensorzelle 20 umfasst ein Paar leitfähiger Tintenfilme (engl.: ink
films) 24 und ein Paar druckempfindlicher Tintenfilme 25.
Die leitfähigen Tintenfilme 24 sind
jeweils an den Innenoberflächen der
Harzfilme 21 gebildet. Die leitfähigen Tintenfilme sind über leitfähige Drähte mit
der Steuereinheit verbunden. Die druckempfindlichen Tintenfilme 25 sind jeweils
an den Innenoberflächen
der Harzfilme 21 gebildet, um die leitfähigen Tintenfilme 24 zu
bedecken. Wie in 4 gezeigt, besteht eine lineare
Korrelation zwischen einem Widerstand der druckempfindlichen Tintenfilme 25 und
dem Druck, der an die druckempfindlichen Tintenfilme 25 angelegt
wird. Genauer gesagt nimmt der Widerstand der druckempfindlichen Tintenfilme 25 mit
einer Zunahme des Drucks, der an sie angelegt wird, ab. Zwischen
den druckempfindlichen Tintenfilmen 25 ist ein Zwischenraum 26 vorgesehen.
Eine Zwischenraumbreite des Zwischenraums 26 ist durch
die Dicke des Abstandshalterfilms 22 definiert.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Lastplatte 3 vor dem
Drucksensor 2 platziert und erstreckt sich entlang der
Stoßfängerverstärkung 1.
Die Lastplatte hat, wie in 5A detailliert
gezeigt, eine Basis 30 und eine Mehrzahl von Füßen 31,
die mit der Basis 30 einstückig gebildet sind. Die Basis 30 erstreckt
sich entlang der Stoßfängerverstärkung 1.
Die Füße 31 sind
in zwei Linien in der Längenrichtung
der Lastplatte 3 angeordnet. Die Füße 31 stehen aus der
Basis 30 hin zu der Stoßfängerverstärkung 1 vor und berühren die
Stoßfängerverstärkung 1.
Kurz gesagt, die Füße 31 berühren, wie
in 5B gezeigt, den Drucksensor 2 nicht.
Alternativ können
die Füße 31 über den
gestapelten Film des Drucksensors 2 indirekt die Stoßfängerverstärkung 1 berühren. Mit
anderen Worten, die Füße 31 können über Abschnitte
des Drucksensors 2 außer
den Sensorzellen 20 indirekt die Stoßfängerverstärkung 1 berühren.
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Wie
in 5B gezeigt, ist jede Sensorzelle 20 des
Drucksensors 2 in einem Bereich positioniert, der von vier
benachbarten Füßen 31 eingeschlossen ist.
Jeder Fuß 31 hat
eine Länge,
die einen Abstand zwischen der Basis 30 und dem Drucksensor 2 liefert.
Alternativ kann jeder Fuß 31 eine
Länge haben, die
keinen Abstand zwischen der Basis 30 und dem Drucksensor 2 liefert.
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Wie
in 1 gezeigt, ist der Stoßfängerdämpfer 4 vor der Lastplatte 3 platziert.
Der Stoßfängerdämpfer 4 besitzt
eine Elastizität
und kann zum Beispiel aus Harzschaum hergestellt sein. Der Stoßfängerdämpfer 4 reduziert
den Aufprall, der im Falle einer Kollision mit einem Objekt an einen
Stoßfänger angelegt
wird.
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Die
Stoßfängerabdeckung 5 bedeckt
die Stoßfängerverstärkung 1 und
den Stoßfängerdämpfer 4 und
bildet so ein äußeres Erscheinungsbild
des Stoßfängers.
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Die
Berechnungsschaltung ist mit den Sensorzellen 20 des Drucksensors 2 elektrisch
verdrahtet und empfängt
Drucksignale von den Sensorzellen 20. Weiterhin empfängt die
Berechnungsschaltung ein Geschwindigkeitssignal von einem Geschwindigkeitssensor
(nicht gezeigt) des Fahrzeugs. Basierend auf den Signalen bestimmt
die Berechnungsschaltung, was mit dem Stoßfänger des Fahrzeugs kollidiert.
Die Berechnungsschaltung kann zum Beispiel in einer elektronischen
Steuereinheit (engl.: electronic control unit; ECU) des Fahrzeugs
umfasst sein.
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Das
Kollisionserfassungssystem ist wie folgt in Betrieb: Wenn das Objekt
mit dem Stoßfänger des Fahrzeugs
kollidiert, wird die Lastplatte 3 durch das Objekt über die
Stoßfängerabdeckung 5 und
den Stoßfängerdämpfer 4 hin
zu dem Drucksensor 2 gedrückt. Als ein Resultat verwölbt (d.
h., verformt) sich die Basis 30 der Lastplatte 3 hin
zu dem Drucksensor 2 und legt Druck an die Sensorzellen 20 des
Drucksensors 2 an. Jede Sensorzelle 20 gibt das
Drucksignal aus, das den Druck, der an sie angelegt wird, anzeigt.
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Die
Berechnungsschaltung empfängt
das Drucksignal von jeder Sensorzelle 20 und empfängt das
Geschwindigkeitssignal des Geschwindigkeitssensors. Die Berechnungsschaltung
wertet das Integral über
den Druck, der an jede Sensorzelle 20 angelegt wird, aus.
Dann berechnet die Berechnungsschaltung die gesamte Aufprallkraft,
die an den Stoßfänger angelegt
wird, indem sie die Integrale über
die Drücke,
die an alle Sensorzellen 20 angelegt werden, aufaddiert.
Die Berechnungsschaltung berechnet dann die Masse des kollidierten
Objekts, indem sie die gesamte Aufprallkraft durch die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs dividiert. Dann bestimmt die Berechnungsschaltung basierend
auf der berechneten Masse, was mit dem Stoßfänger kollidiert. Wenn die Berechnungsschaltung
bestimmt, dass das kollidierte Objekt ein Mensch (d. h. ein Fußgänger) ist,
wird eine Fußgängerschutzvorrichtung
(z. B. ein Über-der-Motorhaube-Airbag)
aktiviert.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
hat die Lastplatte 3 die Basis 30 und die Füße 31,
die mit der Basis 30 einstückig gebildet sind. Die Basis 30 besitzt
an den Abschnitten, an denen die Füße 31 gebildet sind,
eine höhere
Steifigkeit, so, dass die Größe der Verwölbung der
Basis 30 reduziert wird. Der Druck, der über die
Lastplatte 3 an den Drucksensor 2 angelegt wird,
wird dementsprechend reduziert. Als Beispiel, wenn das Objekt mit
dem Stoßfänger kollidiert,
empfängt
die Lastplatte 3 von dem Stoßfängerdämpfer 4 einen Druck
zwischen etwa 100 und 5500 Kilopascal (Kpa). Der Druck zwischen
etwa 100 und 5500 Kilopascal (Kpa) wird durch die Lastplatte 3 auf zwischen
etwa 5 und 200 KPa reduziert und dann an den Drucksensor 2 angelegt.
Daher kann ein billiger Drucksensor mit einem kleinen druckempfindlichen Bereich
als der Drucksensor 2 verwendet werden, so dass das Kollisionserfassungssystem
mit einem niedrigen Aufwand hergestellt werden kann.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel,
das in 6 gezeigt ist, sind zwei Sensorzellen 20 des Drucksensors 2 in
einem Bereich, der von vier benachbarten Füßen 31 eingeschlossen
ist, positioniert. Daher ist, im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel,
die Anzahl der Füße 31,
die in der Längenrichtung
der Lastplatte 3 angeordnet sind, reduziert, so, dass die
Entfernung zwischen benachbarten Füßen 31, die in der
Längenrichtung
der Lastplatte 3 angeordnet sind, erhöht wird. Bei einem solchen Lösungsansatz
ist, im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel, die Größe der Verwölbung der
Basis 30 geringfügig
größer, so,
dass der Druck, der an den Drucksensor 2 angelegt wird,
geringfügig
größer ist.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel
ist jeder der zwei Drucksensoren 2 mit einer getrennten
Lastplatte 3 versehen. Im Gegensatz dazu verwenden in einem dritten
Ausführungsbeispiel,
wie in 7 gezeigt, zwei Drucksensoren 2 eine
einzelne Lastplatte 3 gemeinsam. Eine Sensorzelle 20 eines
jeden Drucksensors 2 ist in einem Bereich, der von vier
benachbarten Füßen 31 der
Lastplatte 3 eingeschlossen ist, positioniert. Daher wird,
verglichen zum ersten Ausführungsbeispiel,
die Entfernung zwischen benachbarten Füßen 31, die in der
Breitenrichtung der Lastplatte 3 angeordnet sind, erhöht. Bei einen
solchen Lösungsansatz
ist, im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel, die Größe der Verwölbung der
Basis 30 geringfügig
größer, so,
dass der Druck, der an den Drucksensor 2 angelegt wird,
geringfügig
größer ist.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel,
wie in 5A, 5B gezeigt,
sind die Sensorzellen 20 des Drucksensors 2 in
der Seite-zu-Seite-Richtung des Fahrzeugs gleichmäßig angeordnet.
Dementsprechend sind die Füße 31 der
Lastplatte 3 in der Seite-zu-Seite-Richtung des Fahrzeugs gleichmäßig angeordnet.
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In
dem Fall von 1 besitzt die Stoßfängerverstärkung 1,
da sie an zwei Abschnitten durch das Vorderseitenbauglied Fm getragen
wird, in den getragenen Abschnitten eine hohe Festigkeit. Wenn die Kollision
auftritt, und eine Aufprallkraft an den Stoßfänger angelegt wird, wird die
Verformung der Stoßfängerverstärkung 1 mit
einer Entfernung von den getragenen Abschnitten größer. Daher
kann die Aufprallkraft in einer Entfernung von den getragenen Abschnitten
ohne Weiteres austreten. Als ein Resultat können die Ausgangssignalpegel
der Sensorzellen 20, die entfernt von den getragenen Abschnitten
positioniert sind, geringer sein als die Ausgangssignalpegel der
Sensorzellen 20, die nahe der getragenen Abschnitte positioniert
sind. Kurz gesagt, die Sensorzellen 20 können, aufgrund
einiger Faktoren wie einer Position des Vorderseitenbauglieds Fm
relativ zu der Stoßfängerverstärkung 1 und
einer Form der Stoßfängerverstärkung 1,
eine unterschiedliche Druckempfindlichkeit in der Seite-zu-Seite-Richtung des
Fahrzeugs zeigen.
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Im
Gegensatz dazu sind in einem vierten Ausführungsbeispiel, das in den 8A und 8B gezeigt
ist, die Sensorzellen 20 in der Seite-zu-Seite-Richtung
des Fahrzeugs ungleichmäßig angeordnet.
Dementsprechend sind die Füße 31 der
Lastplatte 3 in der Seite-zu-Seite-Richtung des Fahrzeugs ungleichmäßig angeordnet.
Genauer gesagt ist die Anzahl der Sensorzellen 20, die
entfernt von den getragenen Abschnitten der Stoßfängerverstärkung 1 angeordnet
sind, größer gesetzt
als die Anzahl der Sensorzellen 20, die nahe der getragenen
Abschnitte der Stoßfängerverstärkung 1 angeordnet
sind. Dementsprechend ist die Anzahl der Füße 31, die entfernt von
den getragenen Abschnitten der Stoßfängerverstärkung 1 angeordnet
sind, größer gesetzt
als die Anzahl der Füße 31,
die nahe der getragenen Abschnitte der Stoßfängerverstärkung 1 angeordnet sind.
In einem solchen Lösungsansatz
kann die Druckempfindlichkeit der Sensorzellen 20 in der
Seite-zu-Seite-Richtung des Fahrzeugs angeglichen werden.
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Die
im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele können auf
mehrere Weisen modifiziert sein. Zum Beispiel können die Basis 30 und
die Füße 31 getrennte
Teile sein. Der Drucksensor 2 und die Lastplatte 3 können vor
dem Stoßfängerdämpfer 4 platziert
sein. Der Stoßfängerdämpfer 4 kann
aus dem Kollisionserfassungssystem eliminiert sein. Die Stoßfängerabdeckung 5 kann
aus dem Kollisionserfassungssystem eliminiert sein. Die Länge der
Füße 31,
die Zahl der Füße 31,
die Dicke der Basis 30 oder die Materialien der Basis 30 und
der Füße 31 können variieren,
so, dass die Größe der Verwölbung der
Basis 30 geeignet angepasst werden kann.
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Das
Kollisionserfassungssystem kann lediglich einen Drucksensor 2 oder
mehr als drei Drucksensoren 2 umfassen. Die Berechnungsschaltung kann
auf eine andere Weise bestimmen, dass das kollidierte Objekt ein
Fußgänger ist.
Die Berechnungsschaltung kann zum Beispiel andere Sensoren als den
Geschwindigkeitssensor verwenden, um zu bestimmen, dass das kollidierte
Objekt ein Fußgänger ist.
Wenn die Kollision mit dem Fußgänger erfasst wird,
kann zusätzlich
zu der Fußgängerschutzvorrichtung
eine Insassenschutzvorrichtung (z. B. ein Airbag und ein Gurtstraffer)
aktiviert werden. Das Kollisionserfassungssystem kann eine Kollision
mit einem anderen Objekt wie einem anderen Fahrzeug, einer Wand
oder Ähnlichem
erfassen. In diesem Fall kann, wenn die Kollision erfasst wird,
anstelle der Fußgängerschutzvorrichtung
die Insassenschutzvorrichtung aktiviert werden.
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Solche Änderungen
und Modifikationen sollen als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung liegend verstanden werden, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.