DE102014116095A1

DE102014116095A1 - Drucksensor für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014116095A1
Application number: DE102014116095.9A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Yoshida Masatada; c/o DENSO CORPORATION Sakai Makoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2015-06-03
Also published as: US20150153241A1; JP5870989B2; JP2015108509A; US9534976B2

Abstract

Ein Drucksensor beinhaltet ein Sensorgehäuse (11, 11A), das an dem Fahrzeug befestigt ist, einen ersten Detektor (12, 19, 20), der sich in dem Gehäuse befindet und eine erste Membran (12c, 19c, 20b) aufweist, die einem versiegelten Raum (75) zugewandt ist, einen zweiten Detektor (12, 19, 21, 22), der sich in dem Gehäuse befindet und eine zweite Membran (12d, 19d, 21b, 22b) aufweist, die dem versiegelten Raum zugewandt ist, und einen Schutz (16), der sich in dem Gehäuse befindet und den ersten und zweiten Detektor bedeckt. Eine erste Kammer (12e, 19e, 20c) ist zwischen der ersten Membran und dem Gehäuse ausgebildet und von dem versiegelten Raum isoliert, so dass die erste Membran durch einen Druck in dem versiegelten Raum verformt werden kann. Eine zweite Kammer (12f, 19f, 21c, 22c) ist zwischen der zweiten Membran und dem Sensorgehäuse ausgebildet und ist mit dem versiegelten Raum verbunden. Die erste und zweite Membran erzeugen dasselbe Signal, wenn sie in demselben Ausmaß in derselben Richtung verformt werden.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Drucksensor, der an einem Fahrzeug montiert und so konfiguriert ist, dass er einen Druck, der in dem Fahrzeug anliegt, erfasst.
Wie z. B. in JP-A-2007-71596 offenbart, die US 2007/0051599 A1 entspricht, ist ein Kollisionsdetektor zum Erfassen einer Kollision an der Seite eines Fahrzeugs bekannt. Bei dem konventionellen Kollisionsdetektor ist ein Drucksensor in einer Seitentür des Fahrzeugs installiert und die Kollision wird auf Basis einer Druckänderung in der Seitentür erfasst, die von einer Deformation der Seitentür im Falle einer Kollision verursacht wird. Wenn die Kollision erfasst wird, wird ein Seitenairbag oder Ähnliches aktiviert, so dass ein Insasse vor dem Aufprall der Kollision geschützt wird.
Im Falle einer Kollision an der Seitentür eines Fahrzeugs ist es wahrscheinlich, dass ein Druckanstieg in der Seitentür aufgrund der Verformung der Seitentür zur selben Zeit stattfindet wie eine Vibration der Seitentür, die nicht nur durch den Kollisionsaufprall bedingt ist, sondern auch durch eine Bewegung des Fahrzeugs. Dementsprechend werden der Druckanstieg und die Vibration übereinander gelagert und wirken auf einen Drucksensor in der Seitentür. Im Ergebnis wird ein Erfassungswert des Drucksensors nicht nur durch den Druckanstieg erhalten, sondern auch durch die Vibration. Aus diesem Grund ist es schwierig, nur den Druckanstieg in der Seitentür akkurat zu erfassen.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, nutzt der in JP-A-2007-71596 offenbarte konventionelle Kollisionsdetektor zusätzlich zu dem Drucksensor einen Vibrationssensor. Eine Membran des Drucksensors wird einem versiegelten Raum in der Seitentür ausgesetzt, doch eine Membran des Vibrationssensors ist von dem versiegelten Raum isoliert. Ein Erfassungswert des Vibrationssensors wird von einem Erfassungswert des Drucksensors abgezogen, so dass ein Einfluss der Vibration der Seitentür auf den Erfassungswert des Drucksensors verhindert wird.
Bei dem in JP-A-2007-71596 offenbarten Kollisionsdetektor ist, obwohl die Membran des Drucksensors mit einem Schutz bedeckt ist, der aus Kunstharz besteht, die Membran des Vibrationssensors nicht von einem solchen Schutz bedeckt. Daher kann ein Einfluss der Vibration des Schutzes auf den Erfassungswert des Drucksensors nicht verhindert werden. Besonders in den letzten Jahren hat ein Schutz zum Schützen innerer elektronischer Vorrichtungen eines Drucksensors an Bedeutung gewonnen, und das Bedürfnis nach hochgenauer Kolisionserfassungsleistung ist gestiegen. Aus diesen Gründen ist ein Einfluss der Vibration eines Schutzes auf einen Erfassungswert eines Drucksensors von Belang.
Aufgrund der oben erwähnten Sachverhalte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Drucksensor vorzuhalten, der an einem Fahrzeug angebracht werden kann und so konfiguriert ist, dass er akkurat eine in dem Fahrzeug stattfindende Druckänderung erfassen kann.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Drucksensor für ein Fahrzeug ein Sensorgehäuse, das darauf ausgelegt ist, an dem Fahrzeug befestigt zu werden, einen ersten Detektor, der sich in dem Sensorgehäuse befindet und eine erste Membran aufweist, die einem versiegelten Raum des Fahrzeugs zugewandt ist, einen zweiten Detektor, der sich in dem Sensorgehäuse befindet und eine zweite Membran aufweist, die dem versiegelten Raum zugewandt ist, und einen Schutz, der sich in dem Sensorgehäuse befindet und den ersten Detektor und den zweiten Detektor bedeckt. Eine erste Kammer ist zwischen der ersten Membran und dem Sensorgehäuse ausgebildet und von dem versiegelten Raum isoliert, so dass die erste Membran in der Lage ist, durch einen Druck in dem versiegelten Raum verformt zu werden. Eine zweite Kammer ist zwischen der zweiten Membran und dem Sensorgehäuse ausgebildet und steht mit dem versiegelten Raum in Kontakt. Die erste Membran und die zweite Membran erzeugen dasselbe Signal, wenn sie in demselben Ausmaß in derselben Richtung verformt werden.
Diesem Aspekt zufolge wird in dem Falle einer Kollision des Fahrzeugs ein Erfassungssignal der ersten Membran nicht nur durch den Druck in dem versiegelten Raum erhalten, sondern auch durch die Aufprallvibration der ersten Membran und eines Abschnitts des Schutzes, der die erste Membran bedeckt, doch ein Erfassungssignal der zweiten Membran wird nur durch die Aufprallvibration der zweiten Membran und eines Abschnitts des Schutzes, der die zweite Membran bedeckt, erhalten. Durch Abzug des Erfassungssignals der zweiten Membran von dem Erfassungssignal der ersten Membran wird ein Einfluss der Aufprallvibration auf das Erfassungssignal der ersten Membran verhindert. Somit kann eine Druckänderung in dem versiegelten Raum akkurat erfasst werden.
Im Besonderen sind sowohl die erste Membran als auch die zweite Membran mit dem Schutz bedeckt. Daher kann der oben erwähnte Abzug nicht nur den Einfluss der Aufprallvibration der ersten Membran auf das Erfassungssignal der ersten Membran verhindern, sondern auch den Einfluss der Aufprallvibration des Schutzes auf das Erfassungssignal der ersten Membran. Dementsprechend kann die Druckänderung in dem versiegelten Raum akkurater erfasst werden.
Die oben erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung, die mit einem Hinweis auf die begleitenden Zeichnungen versehen ist, verdeutlicht. Die Zeichnungen stellen das Folgende dar:
1 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugtür zeigt, wo sich eine Drucksensorstruktur nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Offenbarung befindet;
2 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Drucksensors zeigt, der sich in der in 1 gezeigten Drucksensorstruktur befindet;
3 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht einer Membran des Drucksensors zeigt.
4 ist ein Diagramm, das einen Druckerfassungsschaltkreis zeigt, der mit Widerstanden an der Membran ausgebildet ist.
5 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht zur Erklärung, wie der Drucksensor Druck erfasst, zeigt;
6 ist ein Balkendiagramm eines Airbagsystems einschließlich des Drucksensors;
7 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Drucksensors nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Offenbarung zeigt;
8 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Drucksensors nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Offenbarung zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Drucksensors nach einer vierten Ausführung der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
10 ist ein Balkendiagramm eines Airbagsystems einschließlich eines Drucksensors nach einer fünften Ausführung der vorliegenden Offenbarung.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In sämtlichen Ausführungen zeigen identische Bezugszeichen dieselben oder gleichwertige Teile an.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Nachfolgend ist mit Bezug auf 1–6 ein Airbagsystem einschließlich einer Drucksensorstruktur 100 nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, hat eine Seitentür 7 eines Fahrzeugs 6 eine Außenwand 71 und eine Innenwand 72. Die Außenwand 1 definiert eine Seitenfläche des Fahrzeugs 6. Die Innenwand 72 ist der Außenwand 71 zugewandt und befindet sich näher an einem Innenraum des Fahrzeugs 6 als die Außenwand 71. Die Außenwand 71 und die Innenwand 72 werden durch Formpressen einer Stahlplatte ausgebildet. Die jeweiligen äußeren Kanten der Außenwand 71 und der Innenwand 72 werden so geschweißt, dass die Außenwand 71 und die Innenwand 72 integriert werden können. Eine Türverkleidung 72 aus Kunstharz oder Ähnlichem ist an der Innenwand 72 auf der Innenraumseite befestigt.
Eine Glasscheibe 74 ragt aus einer oberen Kante der Tür 7 heraus. Die Glasscheibe 74 kann sich zwischen der Außenwand 71 und der Innenwand 72 nach oben und unten bewegen. Die Tür 7 weist einen inneren versiegelten Raum 75 auf, der von der Außenwand 71, der Innenwand 72 und der Glasscheibe 74 begrenzt wird. Der versiegelte Raum 75 entspricht dem in den Ansprüchen erwähnten versiegelten Raum. Es ist nicht immer vonnöten, dass der versiegelte Raum 75 vollständig gegen äußeren hohen Druck versiegelt ist. Was nötig ist, ist, dass der versiegelte Raum 75 durch eine Versiegelungskraft versiegelt ist, die verhindern kann, dass Regen in den versiegelten Raum 75 gelangt. Zum Beispiel kann der versiegelte Raum 75 mit der Umgebung außerhalb der Tür 7 durch ein Wasserablaufloch, das in dem Boden der Tür 7 ausgebildet ist, verbunden sein.
Die Drucksensorstruktur 100 ist an der Innenwand 72 befestigt. Die Drucksensorstruktur 100 liegt zu dem versiegelten Raum 75 frei, um eine Zunahme (d. h. Veränderung) des Drucks in dem versiegelten Raum 75 zu erfassen, wenn der versiegelte Raum 75 durch die Verformung der Tür 7 im Falle einer Kollision zusammengedrückt wird.
Ein in 2 gezeigter Drucksensor 1 ist in der Drucksensorstruktur 100 integriert. Der Drucksensor 1 ist ein Halbleiter-Drucksensor. Der Drucksensor 1 beinhaltet ein Sensorgehäuse 11 aus Kunstharz oder Ähnlichem und einen Sensorkörper 12, der sich in dem Sensorgehäuse 11 befindet. Der Sensorkörper 12 entspricht einer Kombination aus einem ersten Detektor und einem zweiten Detektor, wie in den Ansprüchen erwähnt. Der Sensorkörper 12 ist auf einem Siliziumchip ausgebildet und ist so angeordnet, dass er dem versiegelten Raum 75 über einen Schutz 16 zugewandt ist. Eine untere Fläche des Sensorkörpers 12 ist mit einer ersten Aussparung 12a und einer zweiten Aussparung 12b versehen. Eine erste Membran 12c und eine zweite Membran 12d sind jeweils an den Böden (bei 2 am oberen Ende) der ersten Aussparung 12a und der zweiten Aussparung 12b ausgebildet. Die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d sind in der Lage, in derselben Richtung verformt zu werden.
Wenn der Sensorkörper 12 an einem Boden 11a des Sensorgehäuses 11 befestigt ist, wird eine erste mit Luft gefüllte Kammer 12e zwischen dem Sensorgehäuse 11 und der ersten Membran 12c ausgebildet, und eine zweite mit Luft gefüllte Kammer 12f wird zwischen dem Sensorgehäuse 11 und der zweiten Membran 12d ausgebildet. Wie in 2 ersichtlich ist, ist die erste Kammer 12e von der zweiten Kammer 12f isoliert. Somit steht die erste Kammer 12e nicht mit der zweiten Kammer 12f in Kontakt.
Der Sensorkörper 12 weist einstückig einen Verlängerungsabschnitt 12g auf, der (in 2 nach oben) verläuft, um den versiegelten Raum 75 zu erreichen, indem er den Schutz 16 penetriert. Der Verlängerungsabschnitt 12g weist ein Durchgangsloch 12h auf, das durch es hindurch verläuft und mit dem versiegelten Raum 75 und der zweiten Kammer 12f in Kontakt steht. Somit steht die zweite Kammer 12f mit dem versiegelten Raum 75 über das Durchgangsloch 12h in Kontakt. Wie oben ausgeführt, ist die erste Kammer 12e von dem versiegelten Raum 75 isoliert, da die erste Kammer 12e von der zweiten Kammer 12f isoliert ist.
Ein Schaltkreischip 13, der aus einem Siliziumchip gefertigt wird, wird an dem Boden 11a des Sensorgehäuses 11 befestigt und in einer im Verhältnis zu dem Sensorgehäuse 12 seitlichen Richtung angeordnet. Elektroden 14 sind an Ecken in dem Sensorgehäuse 11 vorgesehen. Abbindedrähte 15 verbinden die Elektroden 14 mit dem Sensorkörper 12, verbinden die Elektroden 14 mit dem Schaltkreischip 13 und verbinden den Sensorkörper 12 mit dem Schaltkreischip 13. Der Schutz 16 befindet sich in dem Sensorgehäuse 11, so dass der Sensorkörper 12, der Schaltkreischip 13, die Elektroden 14 und die Abbindedrähte 15 mit dem Schutz 16 bedeckt werden können. Der Schutz 16 besteht aus Fluoridgel, wobei es sich um eine Art von Fluorharz handelt.
Die Elektroden 14 sind durch Lötmetall 17 elektrisch mit einer Sensorplatine 18 verbunden. Die Sensorplatine 18 ist mit der Innenwand 72 durch einen Behälter verbunden, in dem sich die Drucksensorstruktur 100 befindet. Somit ist das Sensorgehäuse 11 durch die Sensorplatine 18 mit der Tür 7 verbunden.
Wie in 3 gezeigt, werden sowohl die erste Membran 12c als auch die zweite Membran 12d des Drucksensors 1 durch Ausdünnung eines Siliziumchips ausgebildet. Zwei diffuse Widerstände Rc und zwei diffuse Widerstände Rs sind einstückig an sowohl der ersten Membran 12c als auch der zweiten Membran 12d ausgebildet. Es wird festgestellt, dass 3 einen von den zwei diffusen Widerständen Rc zeigt. Jeder der diffusen Widerstände Rc und Rs ist mit der ersten Membran 12c und der zweiten Membran 12d einstückig. Wenn die erste Membran 12c in 3 durch in dem versiegelten Raum 75 anliegenden Druck nach unten verformt wird, nehmen die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rc und Rs zu und ab. Ferner werden in 3 die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d nach oben oder unten verformt und die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rc und Rs nehmen zu und ab, wenn die Tür 7 aufgrund des Kollisionsaufpralls oder einer Bewegung des Fahrzeugs 6 vibriert.
Wie in 4 gezeigt, sind die diffusen Widerstände Rc und Rs in einer Wheatstoneschen Brücke auf sowohl der ersten Membran 12c als auch der zweiten Membran 12d verbunden. Der in dem versiegelten Raum 75 anliegende Druck kann durch Erfassen einer Spannung Vs zwischen einem Knoten n und einem Knoten m erfasst werden, während aufgrund der nachfolgend dargelegten Gründe elektrischer Strom Is von einem Punkt X zu einem Punkt Y geleitet wird.
In einem ersten Fall, bei dem die Wheatstonesche Brücke, die mit den diffusen Widerständen Rc und Rs ausgebildet ist, ausgeglichen ist, haben die Knoten m und n dasselbe Potential, womit die Spannung Vs zwischen den Knoten n und m Null ist.
In einem zweiten Fall, bei dem die erste Membran 12c aufgrund einer Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 in 3 nach unten verformt wird, nehmen die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rc ab, die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rs nehmen jedoch zu. Dementsprechend wird das Potential des Knotens m höher als das Potential des Knotens n, so dass die Spannung Vs zwischen den Knoten m und n einen Wert aufweist, der von dem Ausmaß der Verformung der ersten Membran 12c abhängt.
In einem dritten Fall, bei dem sowohl die erste Membran 12c als auch die zweite Membran 12d in 3 aufgrund der Aufprallvibration, die auf die Tür 7 wirkt, nach oben verformt werden, nehmen die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rc zu, doch die elektrischen Widerstände der diffusen Widerstände Rs nehmen ab. Dementsprechend wird das Potential des Knotens n höher als das Potential des Knotens m, so dass die Spannung Vs zwischen den Knoten m und n einen Wert aufweist, der von dem Ausmaß der Verformung von sowohl der ersten Membran 12c als auch der zweiten Membran 12d abhängt. Die Spannung Vs, die in dem dritten Fall auftritt, hat im Verhältnis zu der in dem zweiten Fall auftretenden Spannung Vs eine umgekehrte Polarität.
In dem Drucksensor 1 haben die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d dieselben Eigenschaften einschließlich der Dicke des Schutzes 16, der die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d bedeckt. Dementsprechend hat die von der ersten Membran 12c erzeugte Spannung Vs dieselbe Größe und Richtung wie die von der zweiten Membran 12d erzeugte Spannung Vs, wenn die auf die erste Membran 12c wirkende Aufprallvibration dieselbe Größe und Richtung aufweist wie die Aufprallvibration, die auf die zweite Membran 12d wirkt. Die Spannung Vs zwischen den Knoten m und n wird im Folgenden als der „Erfassungswert” der ersten Membran 12c oder der zweiten Membran 12d bezeichnet.
Der Drucksensor 1 ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt. Zum Beispiel kann ein Drahtmanometer anstelle der diffusen Widerstände Rc und Rs verwendet werden.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 5 beschrieben, wie die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 und die auf die Tür 7 wirkende Aufprallvibration im Falle einer Kollision mit der Tür 7 auf den Drucksensor 1 wirken.
Wie oben erwähnt, ist die erste Kammer 12e des Drucksensors 1 von dem versiegelten Raum 75 isoliert. Daher verformt die in dem versiegelten Raum 75 stattfindende Druckänderung die erste Membran 12c in 5 durch den Schutz 16 nach unten.
Demgegenüber wird die in dem versiegelten Raum 75 stattfindende Druckänderung an die zweite Kammer 12f übertragen, da die zweite Kammer 12f mit dem versiegelten Raum 75 durch das Durchgangsloch 12h verbunden ist. Daher wird die zweite Kammer 12f sogar dann nicht verformt, wenn die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 stattfindet.
Die auf die Tür 7 wirkende Aufprallvibration erzeugt eine Beschleunigung in der ersten Membran 12c und in einem Abschnitt des Schutzes 16, der die erste Membran 12c bedeckt, und die erste Membran 12c wird durch die Beschleunigung nach oben oder unten verformt. Ähnlich erzeugt die auf die Tür 7 wirkende Aufprallvibration in der zweiten Membran 12d und in einem Abschnitt des Schutzes 16, der die zweite Membran 12d bedeckt, eine Beschleunigung, und die zweite Membran 12d wird durch die Beschleunigung nach oben oder unten verformt.
Daher wird im Falle einer Kollision mit der Tür 7 der Erfassungswert der ersten Membran 12c nicht nur aus dem Druck in dem versiegelten Raum 75 erhalten, sondern auch aus der Aufprallvibration der ersten Membran 12c und des Abschnitts des Schutzes 16, der die erste Membran 12c bedeckt, aber der Erfassungswert der zweiten Membran 12d wird nur aus der Aufprallvibration der zweiten Membran 12d und des Abschnitts des Schutzes 16, der die zweite Membran 12d bedeckt, erhalten.
Als nächstes werden das Airbagsystem einschließlich des Drucksensors 1 nach der ersten Ausführung und seine Funktionsweise mit Bezug auf 6 beschrieben. Der Schaltkreischip 13 des Drucksensors 1 weist einen Kalkulator 13a und einen A/D-Wandler 13b auf. Der Kalkulator 13a zieht den Erfassungswert der zweiten Membran 12d von dem Erfassungswert der ersten Membran 12c ab. Der Kalkulator 13a ist mit dem A/D-Wandler 13b verbunden, und der A/D-Wandler 13b ist mit einer Kollisionserfassungseinheit 31 einer Airbagsteuerung 3 verbunden. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht abgebildet ist, beinhaltet die Airbagsteuerung 3 einen Eingabe-/Ausgabeabschnitt (I/O), eine Hauptprozessor (CPU) und einen Arbeitsspeicher (RAM).
Die Airbagsteuerung 3 ist mit einer Sensorgruppe 4 verbunden, die einen weiteren Drucksensor und einen Beschleunigungssensor umfasst. Ferner ist die Airbagsteuerung 3 mit einem Airbagmodul 5 verbunden. Obwohl es in den Zeichnungen nicht abgebildet ist, beinhaltet das Airbagmodul 5 einen Gasgenerator, einen Zünder und einen Airbag und funktioniert auf gewöhnliche Weise.
Wie oben erwähnt, wird ein Erfassungswert PS1 der ersten Membran 12c im Falle einer Kollision mit der Tür 7 wie folgt ausgegeben: PS1 = ΔP + ΔF, wobei ΔP die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 darstellt und ΔF die Aufprallvibration der ersten Membran 12c und des Abschnitts des Schutzes 16, der die erste Membran 12c bedeckt, darstellt.
Demgegenüber wird ein Erfassungswert PS2 der zweiten Membran 12d im Falle einer Kollision mit der Tür 7 wie folgt ausgegeben: PS2 = ΔF, wobei ΔF die Aufprallvibration der zweiten Membran 12d und des Abschnitts des Schutzes 16, der die zweite Membran 12d bedeckt, darstellt.
Der Kalkulator 13a berechnet einen Druck PS0 in dem versiegelten Raum 75, indem er den Erfassungswert PS2 der zweiten Membran 12d von dem Erfassungswert PS1 der ersten Membran 12c abzieht. Somit wird der Druck PS0 wie folgt berechnet: PS0 = PS1 – PS2 = (ΔP + ΔF) – (ΔF) = ΔP. Der von dem Kalkulator 13a berechnete Druck PS0 wird von dem A/D-Wandler 13b digitalisiert und dann an die Kollisionserfassungseinheit 31 der Airbagsteuerung 3 gesendet.
Die Kollisionserfassungseinheit 31 bestimmt, dass das Fahrzeug 6 mit etwas kollidiert ist und aktiviert das Airbagmodul 5, wenn bestimmt wird, dass eine der folgenden Bedingungen (i), (ii) und (iii) erfüllt ist:

(i) Der von dem Drucksensor 1 erfasste Druck PS0 überschreitet einen vorgegebenen Wert.
(ii) Ein Druck in einer anderen Tür des Fahrzeugs 6, der von dem anderen in der Sensorgruppe 4 enthaltenen Drucksensor erfasst wird, steigt an.
(iii) Eine von dem in der Sensorgruppe 4 enthaltenen Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung überschreitet einen vorgegebenen Wert.

Wie oben beschrieben beinhaltet der Drucksensor 1 nach der ersten Ausführung das Sensorgehäuse 11 und den Sensorkörper 12, der sich in dem Sensorgehäuse 11 befindet. Der Sensorkörper 12 weist die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d auf. Die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d sind in der Lage, in derselben Richtung in demselben Ausmaß verformt zu werden, um dasselbe Signal auszugeben, wenn dieselbe Kraft auf sie einwirkt. Die erste Kammer 12e ist zwischen der ersten Membran 12c und dem Sensorgehäuse 11 ausgebildet. Die zweite Kammer 12f ist zwischen der zweiten Membran 12d und dem Sensorgehäuse 11 ausgebildet. Die erste Kammer 12e ist von dem versiegelten Raum 75 isoliert, so dass die erste Membran 12c durch die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 verformt werden kann. Die zweite Kammer 12f ist mit dem versiegelten Raum 75 verbunden, so dass die zweite Membran 12d nicht durch die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 verformt werden kann.
Der Drucksensor 1 beinhaltet ferner den Schutz 16. Der Schutz 16 befindet sich in dem Sensorgehäuse ii, so dass der Sensorkörper 12 mit dem Schutz 16 bedeckt werden kann. Der Erfassungswert der ersten Membran 12c wird nicht nur durch den Druck in dem versiegelten Raum 75 erhalten, sondern auch durch die Aufprallvibration der ersten Membran 12c und des Abschnitts des Schutzes 16, der die erste Membran 12c bedeckt, doch der Erfassungswert der zweiten Membran 12d wird nur durch die Aufprallvibration der zweiten Membran 12d und des Abschnitts des Schutzes 16, der die zweite Membran 12d bedeckt, erhalten. Die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 wird berechnet, indem der Erfassungswert der zweiten Membran 12d von dem Erfassungswert der ersten Membran 12c abgezogen wird. Somit gibt das Berechnungsergebnis akkurat die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 wieder, da ein Einfluss der Aufprallvibration auf den Erfassungswert der ersten Membran 12c verhindert wird.
Besonders sowohl die erste Membran 12c als auch die zweite Membran 12d werden von dem Schutz 16 bedeckt. Daher kann die oben angegebene Berechnung nicht nur den Einfluss der Aufprallvibration der ersten Membran 12c auf den Erfassungswert der ersten Membran 12c verhindern, sondern auch den Einfluss der Aufprallvibration des Schutzes 16 auf den Erfassungswert der ersten Membran 12c. Dementsprechend kann die Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 akkurater erfasst werden.
Ferner weist der Sensorkörper 12 einen Verlängerungsabschnitt 12g auf, der so verläuft, dass er den versiegelten Raum 75 erreicht, indem er den Schutz 16 penetriert. Der Verlängerungsabschnitt 12g weist das Durchgangsloch 12h auf, das durch ihn verläuft, und ist mit dem versiegelten Raum 75 und der zweiten Kammer 12f verbunden. Da der Verlängerungsabschnitt 12g einstückig mit dem Sensorkörper 12 ausgebildet ist, kann ein Verfahren zum Herstellen des Sensorkörpers 12 und, durch Verlängerung, des Drucksensors 1 vereinfacht werden.
Außerdem sind die erste Membran 12c und die zweite Membran 12d einstückig miteinander ausgebildet, weshalb sie gleichzeitig ausgebildet werden können. Somit kann das Verfahren zur Herstellung des Sensorkörpers 12 und, durch Verlängerung, des Drucksensors 1 weiter vereinfacht werden.
Der Drucksensor 1 weist den Kalkulator 13a zum Berechnen der Druckänderung in dem versiegelten Raum 75 auf, indem der Erfassungswert der zweiten Membran 12d von dem Erfassungswert der ersten Membran 12c abgezogen wird. Bei einer solchen Vorgehensweise wird der Berechnungsanteil der Airbagsteuerung 3 verringert, und dementsprechend kann die Gesamtgröße an Speicherplatz in der Airbagsteuerung 3 verringert werden.
Der versiegelte Raum 75 ist in der Tür 7 ausgebildet, und der Drucksensor 1 erfasst eine Zunahme des Drucks in dem versiegelten Raum 75, die durch die Verformung oder Kompression des versiegelten Raums 75 bei einer Kollision mit der Tür 7 verursacht wird. Somit ist es möglich, die Kollision mit der Tür 7 akkurat zu erfassen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein Drucksensor 1A nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird im Folgenden mit Bezug auf 7 beschrieben. Der Drucksensor 1A unterscheidet sich von dem Drucksensor 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel wie folgt.
Bei dem Drucksensor A1 ist ein Sensorkörper 19 an einem Boden 11a eines Sensorgehäuses 11A befestigt. Der Sensorkörper 19 entspricht einer Kombination eines ersten Detektors und eines zweiten Detektors, wie in den Ansprüchen angegeben. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine untere Fläche des Sensorkörpers 19 mit einer ersten Aussparung 19a und einer zweiten Aussparung 19b versehen. Eine erste Membran 19c und eine zweite Membran 19d sind jeweils an Böden (in 7 an den oberen Enden) der ersten Aussparung 19a und der zweiten Aussparung 19b ausgebildet.
Somit ist eine erste Kammer 19e zwischen dem Sensorgehäuse 11A und der ersten Membran 19c ausgebildet, und eine zweite Kammer 19f ist zwischen dem Sensorgehäuse 11A und der zweiten Membran 19d ausgebildet. Wie in 7 ersichtlich ist, ist die erste Kammer 19e von der zweiten Kammer 19f und dem versiegelten Raum 75 isoliert.
Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Sensorkörper 19 keinen Verlängerungsabschnitt 12g, durch den die zweite Kammer 12f mit dem versiegelten Raum 75 verbunden ist. Stattdessen ist im Boden 11a des Sensorgehäuses 11A an einer Position, die der zweiten Kammer 19f entspricht, ein Durchgangsloch 11b ausgebildet. Das Durchgangsloch 11b penetriert das Sensorgehäuse 11A, so dass die zweite Kammer 19f mit dem versiegelten Raum 75 verbunden ist.
Wie oben beschrieben ist nach dem zweiten Ausführungsbeispiel das Durchgangsloch 11b, durch das die zweite Kammer 19f mit dem versiegelten Raum 75 verbunden ist, in dem Boden 11a des Sensorgehäuses 11A ausgebildet. Bei einer solchen Vorgehensweise besteht keine Notwendigkeit, dass der Sensorkörper 19 den Verlängerungsabschnitt 12g aufweist, der nach oben verläuft, um den versiegelten Raum 75 durch Penetration des Schutzes 16 zu erreichen. Dementsprechend kann ein Verfahren zum Herstellen des Sensorkörpers 19 und, durch Verlängerung, des Drucksensors 1A vereinfacht werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein Drucksensor 1B nach einem dritten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf 8 beschrieben. Der Drucksensor 1B unterscheidet sich von dem Drucksensor 1 des ersten Ausführungsbeispiels wie folgt.
Bei dem Drucksensor 1B sind ein erster Sensorchip 20 und ein zweiter Sensorchip 21, der von dem ersten Sensorchip 20 getrennt ist, an dem Boden 11a des Sensorgehäuses 11 befestigt. Der erste Sensorchip 20 und der zweite Sensorchip 21 entsprechen jeweils einem ersten Detektor und einem zweiten Detektor, die in den Ansprüchen erwähnt werden.
Eine untere Fläche des ersten Sensorchips 20 ist mit einer ersten Aussparung 20a versehen, und eine untere Fläche des zweiten Sensorchips 21 ist mit einer zweiten Aussparung 21a versehen. Eine erste Membran 20b und eine zweite Membran 21b sind jeweils an den Böden (in 8 an den oberen Enden) der ersten Aussparung 20a und der zweiten Aussparung 21a ausgebildet.
Somit ist zwischen dem Sensorgehäuse 11 und der ersten Membran 20b eine erste Kammer 20c ausgebildet, und zwischen dem Sensorgehäuse 11 und der zweiten Membran 21b ist eine zweite Kammer 21c ausgebildet. Wie in 8 ersichtlich, ist die erste Kammer 20c von der zweiten Kammer 21c und dem versiegelten Raum 75 isoliert. Ferner verbinden die Abbindedrähte 15 die Elektroden 14 mit dem zweiten Sensorchip 21, verbinden den ersten Sensorchip 20 mit dem zweiten Sensorchip 21, verbinden den ersten Sensorchip 20 mit dem Schaltkreischip 13 und verbinden die Elektroden 14 mit dem Schaltkreischip 13.
Wie der Sensorkörper 12 des ersten Ausführungsbeispiels weist der zweite Sensorchip 21 einen einstückigen Verlängerungsabschnitt 21d auf, der (in 8 nach oben) verläuft, um den versiegelten Raum 75 durch Penetration des Schutzes 16 zu erreichen. Der Verlängerungsabschnitt 21d weist ein Durchgangsloch 21e auf, das durch ihn verläuft und ist mit dem versiegelten Raum 75 und der zweiten Kammer 21c verbunden. Somit ist die zweite Kammer 21c mit dem versiegelten Raum 75 über das Durchgangsloch 21e verbunden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein Drucksensor 1C nach einem vierten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf 9 beschrieben. Der Drucksensor 1C ähnelt dem Drucksensor 1B des dritten Ausführungsbeispiels und unterscheidet sich doch auch davon, wie nachfolgend beschrieben.
Bei dem Drucksensor 1 sind ein erster Sensorchip 20 und ein zweiter Sensorchip 22, der von dem ersten Sensorchip 20 getrennt ist, an dem Boden 11a des Sensorgehäuses 11A befestigt. Der erste Sensorchip 20 und der zweite Sensorchip 21 entsprechen jeweils einem ersten Detektor und einem zweiten Detektor, die in den Ansprüchen erwähnt werden. Der erste Sensorchip 20 ist derselbe wie der erste Sensorchip 20 des dritten Ausführungsbeispiels, doch der zweite Sensorchip 22 unterscheidet sich von dem zweiten Sensorchip 21 des dritten Ausführungsbeispiels. Der erste Sensorchip 20 und der zweite Sensorchip 22 weisen eine im Wesentlichen identische Struktur auf.
Eine untere Fläche des ersten Sensorchips 20 ist mit einer ersten Aussparung 20a versehen, und eine untere Fläche des zweiten Sensorchips 22 ist mit einer zweiten Aussparung 22a versehen. Eine erste Membran 20b und eine zweite Membran 22b sind jeweils an den Böden (in 9 an den oberen Enden) der ersten Aussparung 20a und der zweiten Aussparung 22a ausgebildet.
Somit ist zwischen dem Sensorgehäuse 11A und der ersten Membran 20b eine erste Kammer 20c ausgebildet, und zwischen dem Sensorgehäuse 11A und der zweiten Membran 22b ist eine zweite Kammer 22c ausgebildet. Wie in 9 ersichtlich, ist die erste Kammer 20c von der zweiten Kammer 22c und dem versiegelten Raum 75 isoliert. Ferner verbinden die Abbindedrähte 15 die Elektroden 14 mit dem zweiten Sensorchip 22, verbinden den ersten Sensorchip 20 mit dem zweiten Sensorchip 22, verbinden den ersten Sensorchip 20 mit dem Schaltkreischip 13 und verbinden die Elektroden 14 mit dem Schaltkreischip 13.
Anders als in dem dritten Ausführungsbeispiel weist der zweite Sensorchip 22 keinen Verlängerungsabschnitt 21d auf. Stattdessen ist ein Durchgangsloch 11b in dem Boden 11a des Sensorgehäuses 11A an einer Position ausgebildet, die der zweiten Kammer 22c entspricht. Das Durchgangsloch 11b penetriert das Sensorgehäuse 11A so, dass die zweite Kammer 22c mit dem versiegelten Raum 75 verbunden ist.
Wie oben beschrieben, kann nach dem vierten Ausführungsbeispiel derselbe Chip für den ersten Sensorchip 20 und den zweiten Sensorchip 22 verwendet werden. Somit kann die Anzahl von Teilarten, die zur Herstellung des Drucksensors 1C vonnöten sind, reduziert werden.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein Airbagsystem einschließlich eines Drucksensors 1D nach einem fünften Ausführungsbeispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachfolgend mit Bezug auf 10 beschrieben. Der Drucksensor 1D ähnelt dem Drucksensor 1 des ersten Ausführungsbeispiels und unterscheidet sich doch auch davon, wie nachfolgend beschrieben.
Der Drucksensor 1D beinhaltet einen Schaltkreischip 13A, der mit dem Sensorkörper 12 verbunden ist. Wie der Schaltkreischip 13 des Drucksensors 1 des ersten Ausführungsbeispiels weist der Schaltkreischip 13A den A/D-Wandler 13b auf. Allerdings weist der Schaltkreischip 13A anders als der Schaltkreischip 13 keinen Kalkulator 13a auf. Stattdessen weist eine Airbagsteuerung 3A einen Kalkulator 32 auf, der dieselbe Berechnungsfunktion wie der Kalkulator 13a hat. Der Kalkulator 32 ist mit dem A/D-Wandler 13b und der Kollisionserfassungseinheit 31 der Airbagsteuerung 3A verbunden.
Der Erfassungswert PS1 der erstem Membran 12c und der Erfassungswert PS2 der zweiten Membran 12d werden von dem A/D-Wandler 13b digitalisiert und dann an die Airbagsteuerung 3A gesendet. In der Airbagsteuerung 3A berechnet der Kalkulator 32 den Druck PS0 in dem versiegelten Raum 75 durch Abzug des Erfassungswerts PS2 von dem Erfassungswert PS1.
Wie oben beschrieben ist nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Kalkulator 13a bei dem Schaltkreischip 13A nicht enthalten. Dementsprechend können der Schaltkreischip 13A und, durch Verlängerung, der Drucksensor 1D in ihrer Größe reduziert werden.
(Modifikationen)
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist anzumerken, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen im Sinne und Umfang der vorliegenden Offenbarung abdecken. Zum Beispiel können die Ausführungsbeispiele wie folgt modifiziert werden.
Der Drucksensor nach der vorliegenden Offenbarung kann verwendet werden, um eine Kollision mit einer Tür zu erfassen, die sich von der Seitentür des Fahrzeugs unterscheidet. Zum Beispiel kann der Drucksensor verwendet werden, um eine Kollision mit einer Heckklappe des Fahrzeugs zu erfassen.
Der Drucksensor kann für andere Anwendungen als die Fahrzeug-Kollisionserfassung verwendet werden.
In den Ausführungsbeispielen ist der Drucksensor so konfiguriert, dass der Erfassungswert der ersten Membran 12c mit dem Erfassungswert der zweiten Membran 12d identisch sein kann, wenn die auf die erste Membran 12c wirkende Aufprallvibration dieselbe Größe und Richtung hat wie die auf die zweite Membran 12d wirkende Aufprallvibration. Es ist nicht immer entscheidend, dass, wenn die auf die erste Membran 12c wirkende Aufprallvibration dieselbe Größe und Richtung wie die auf die zweite Membran 12d wirkende Aufprallvibration hat, der Erfassungswert der ersten Membran 12c mit dem Erfassungswert der zweiten Membran 12d identisch sein kann. Falls die auf die erste Membran 12c wirkende Aufprallvibration dieselbe Größe und Richtung hat wie die auf die zweite Membran 12d wirkende Aufprallvibration, kann sich der Erfassungswert der ersten Membran 12c also von dem Erfassungswert der zweiten Membran 12d in einem bestimmten Ausmaß unterscheiden, das den Abzug des Erfassungswerts der zweiten Membran 12d von dem Erfassungswert der ersten Membran 12c ermöglicht, um den Einfluss der Aufprallvibration auf den Erfassungswert der ersten Membran 12c zu verhindern.
Es wird angemerkt, dass derartige Änderungen und Modifikationen als Teil des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, zu verstehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-71596 A [0002, 0004, 0005]
US 2007/0051599 A1 [0002]

Claims

Drucksensor für ein Fahrzeug, wobei der Drucksensor aufweist: ein Sensorgehäuse (11, 11A), das darauf ausgelegt ist, an dem Fahrzeug befestigt zu werden; einen ersten Detektor (12, 19, 20), der sich in dem Sensorgehäuse befindet und eine erste Membran (12c, 19c, 20b) aufweist, die einem versiegelten Raum (75) des Fahrzeugs zugewandt ist; einen zweiten Detektor (12, 19, 21, 22), der sich in dem Sensorgehäuse befindet und eine zweite Membran (12d, 19d, 21b, 22b) aufweist, die dem versiegelten Raum zugewandt ist, und einen Schutz (16), der sich in dem Sensorgehäuse befindet und den ersten Detektor und den zweiten Detektor bedeckt, wobei eine erste Kammer (12e, 19e, 20c) zwischen der ersten Membran und dem Sensorgehäuse ausgebildet ist und von dem versiegelten Raum isoliert ist, so dass die erste Membran in der Lage ist, durch einen Druck in dem versiegelten Raum verformt zu werden, eine zweite Kammer (12f, 19f, 21c, 22c), zwischen der zweiten Membran und dem Sensorgehäuse ausgebildet ist und mit dem versiegelten Raum verbunden ist, und die erste Membran und die zweite Membran dasselbe Signal erzeugen, wenn sie in demselben Ausmaß in derselben Richtung verformt werden.
Drucksensor nach Anspruch 1, wobei der zweite Detektor (12, 21) einen Verlängerungsabschnitt (12g, 21d) aufweist, der so verläuft, dass er den versiegelten Raum durch Penetrieren des Schutzes erreicht, wobei der Verlängerungsabschnitt ein Durchgangsloch (12h, 21e) aufweist, das durch ihn verläuft, und wobei die zweite Kammer (12f, 21c) mit dem versiegelten Raum über das Durchgangsloch verbunden ist.
Drucksensor nach Anspruch 1, wobei das Sensorgehäuse (11A) ein Durchgangsloch (11b) aufweist, und die zweite Kammer (12f, 21c) mit dem versiegelten Raum über das Durchgangsloch verbunden ist.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der erste Detektor und der zweite Detektor als ein einzelner Detektor integriert sind.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1–4, ferner aufweisend: einen Kalkulator (13a), der so konfiguriert ist, dass er einen Erfassungswert des zweiten Detektors von einem Erfassungswert des ersten Detektors abzieht.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1–5, wobei der versiegelte Raum in einer Tür des Fahrzeugs ausgebildet ist, und der Drucksensor einen Druckanstieg in dem versiegelten Raum erfasst, der dadurch verursacht wird, dass der versiegelte Raum im Falle einer Kollision mit der Tür zusammengedrückt wird.