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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb eines Passagierschutzsystems
nach dem Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Betreiben einer Passagierschutzeinrichtung für ein Fahrzeug nach dem Anspruch
18.
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Aus
der
DE 196 27 877
A1 ist ein Verfahren zur Auslösung eines passiven Insassen-Schutzsystems
für Kraftfahrzeuge
bekannt. Das Schutzsystem zur Durchführung dies bekannten Verfahrens
umfasst eine Leistungsquelle, einen Beschleunigungssensor, eine
Entscheidungseinrichtung zum Feststellen eines Fahrzeugzusammenstoßes gemäß einem Beschleunigungssignal,
ferner eine Treibeinrichtung zum Antreiben der Passagierschutzeinrichtung, wenn
sie erregt bzw. aktiviert wird, eine elektronische Schalteinheit,
die in Reihe mit der Leistungsquelle und der Treibeinrichtung geschaltet
ist, eine Treiberschaltung zum Treiben der elektronischen Schalteinheit,
um die Leistungsquelle mit der Treibeinrichtung zu verbinden, wenn
die Entscheidungseinrichtung einen Fahrzeugzusammenstoß feststellt.
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Aus
der
DE 39 19 376 A1 ist
ein Antrieb für eine
Passagiereinrichtung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem der Antrieb
einen seriellen Signalgenerator zum Erzeugen eines seriellen Signals
bestehend aus einer vorbestimmten Anzahl an seriellen Bitsignalen in
vorbestimmter Reihenfolge umfasst, und eine Verhinderungsschaltung
vorhanden ist, um zu verhindern, dass die elektronische Schalteinheit
die Leistungsquelle mit der Treibeinrichtung verbindet, außer wenn
die Bitsignale die vorbestimmte Reihenfolge besitzen.
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Bei
einem gängigen
Passagierschutzsystem wird ein Airbag eine gewisse Zeit nach der
Aktivierung eines Gurtvorspanners aufgeblasen, oder er wird durch
ein erstes und zweites Zündelement
in zwei aufeinanderfolgenden Schritten aufgeblasen. Beispielsweise
wird das zweite Zündelement
des Airbags aktiviert, um den Airbag etwa 50 Millisekunden nach
der Aktivierung des ersten Zündelements
zum anfänglichen
Aufblasen des Airbags vollständig
aufzublasen. Wenn ein mechanischer Schalter zum Aktivieren des ersten
Zündelements
verwendet wird, ist es schwierig, die Zeitspanne von 50 Millisekunden
zu gewährleisten.
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Das
US-Patent 5,657,831 (oder JP-A-9-20205) schlägt für diesen Zweck einen Antrieb
bestehend aus einem Mikrocomputer, drei elektronischen Schaltern,
zwei Beschleunigungssensoren und einer Integrationsschaltung vor.
Wenn bei dem Antrieb ein Mikrocomputer einen Zusammenstoß eines
Fahrzeugs auf der Grundlage eines Signals von einem ersten Beschleunigungssensor
feststellt, schaltet der Mikrocomputer einen ersten elektronischen
Schalter an. Wenn ein zweiter Beschleunigungsschalter angeschaltet
wird, beginnt die Integrationsschaltung die Signalspannung von dem zweiten
Beschleunigungssensor zu integrieren und liefert ein Signal zum
Schließen
des zweiten elektronischen Schalters, wenn die integrierte Signalspannung
einen vorbestimmten Pegel erreicht.
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Es
ist aber nicht möglich,
eine Fehlfunktion des zweiten elektronischen Schalters zu diagnostizieren,
da die Integrationsschaltung vom Mikrocomputer getrennt ist. Da
außerdem
alle drei Schalter elektronische Schalter sind, kann elektrisches
Rauschen und Wasser eine Fehlfunktion oder einen unvollständigen Betrieb
des Antriebs verursachen.
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Das
Dokument JP-A-9-2196 schlägt
einen anderen Antrieb vor, bei dem einer der Schalter durch ein
Signal von einem mechanischen Beschleunigungssensor geschlossen
wird. Dieser Antrieb besitzt im wesentlichen das gleiche Problem
wie der obige.
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
verbesserten Antriebs für
eine Passagierschutzvorrichtung eines Fahrzeugs, der keine durch
Rauschen oder andere Störungen
verursachte Fehlfunktion besitzt.
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In
Verbindung mit dem Antrieb für
eine Passagierschutzeinrichtung eines Fahrzeugs wird die genannte
Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs ergeben
sich aus den Ansprüchen
2 bis 17.
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In
Verbindung mit dem Verfahren zum Betreiben einer Passagierschutzeinrichtung
für ein
Fahrzeug wird die genannte Aufgabe durch die im Anspruch 18 aufgeführten Merkmale
gelöst,
wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
aus dem Anspruch 19 hervorgehen.
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Gemäß einem
Hauptaspekt der Erfindung umfaßt
ein Antrieb für
einen Fahrzeugairbag einen Beschleunigungssensor, einen Computer
zum Feststellen eines Fahrzeugzusammenstoßes gemäß einem Beschleunigungssignal,
ein Zündelement-
bzw. Zündereinheit
zum Betätigen
des Airbags, falls sie aktiviert wird, eine elektronische Schalteinheit,
die seriell mit einer Leistungsquelle und der Zündereinheit verbunden ist,
eine Treiberschaltung zum Treiben der elektronischen Schalteinheit,
um die Leistungsquelle und die Zündeinheit
zu verbinden, wenn der Computer einen Fahrzeugzusammenstoß feststellt,
und einen seriellen Signalgenerator zum Erzeugen eines seriellen
Signals bestehend aus einer vorgeschriebenen Anzahl an seriellen
Bitsignalen in einer vorgeschriebenen Reihenfolge. Die Treiberschaltung
besitzt einen Wandler zum Wandeln des seriellen Signals in eine
vorgeschriebene Anzahl an parallelen Bitsignalen und eine Verhinderungsschaltung
zum Verhindern, daß die
elektronische Schalteinheit die Leistungsquelle und die Zündereinheit verbindet,
außer
wenn die parallelen Bitsignale mit der vorbestimmten Reihenfolge
des seriellen Signals übereinstimmen.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Verhinderungsschaltung eine Vielzahl von Schaltungen, die zwischen
den Seriell/Parallel-Wandler und die elektronische Schalteinheit
geschaltet sind, und jede der Vielzahl von Schaltungen verhindert
das Anschalten des elektronischen Schalters, außer wenn ein daran angelegtes
Signal mit einem entsprechenden der parallelen Bitsignale in der
vorgeschriebenen Reihenfolge übereinstimmt.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Antriebs,
der eine Fehlfunktion der an die elektronische Schalteinheit angeschlossenen
Schaltungsglieder detektieren kann.
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Für diese
Aufgabe umfaßt
der Antrieb eine Diagnoseschaltung zur Feststellung einer Anomalie gemäß einer
Spannung über
die elektronische Schalteinheit und eine Warnungsvorrichtung, die
betreibbar ist, wenn eine Anomalie festgestellt wird.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Antriebs
einer Passagierschutzvorrichtung eines Fahrzeugs, der einen Passagier unverletzt
hält, auch
wenn einige der elektronischen Schaltelemente nicht richtig funktionieren.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Zündelementseinheit
ein erstes und ein zweites Zündelement,
die elektronische Schalteinheit eine erste Serienschaltung und eine
zweite Serienschaltung. Die erste Schaltung besitzt ein Paar von
ersten und zweiten elektronischen Schaltern und das in Serie verbundene
erste Zündelement,
und die zweite Schaltung besitzt ein Paar von dritten elektronischen
und mechanischen Schaltern und das in Serie verbundene Zündelement.
Wenn dem Fahrzeug ein vorbestimmter Stoß zugefügt wird, schließt der mechanische
Schalter. Der Computer entscheidet auch gemäß dem Beschleunigungssignal,
ob das zweite und erste Zündelement
stufenweise oder gleichzeitig betrieben werden. Die Treiberschaltung
umfaßt
eine erste Treiberschaltung zum Anschalten des ersten elektronischen Schalters,
eine zweite Treiberschaltung zum Anschalten des zweiten elektronischen
Schalters und eine dritte Treiberschaltung zum Anschalten des entsprechenden
dritten elektronischen Schalters gemäß der Entscheidung des Computers.
Daher wird der dritte elektronische Schalter angeschaltet, um den Airbag
zumindest teilweise aufzublasen.
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Der
Antrieb umfaßt
vorzugsweise ein Einwegleiterelement zur Verbindung des ersten Zündelements
und des mechanischen Schalters in Serie, um das erste Zündelement
unabhängig
vom seriellen Signal zu betätigen,
wenn der mechanische Schalter geschlossen ist, wodurch die Aufblaszeit
des Airbags verkürzt
wird.
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Eine
andere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betreiben
eines Fahrzeugairbags. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung besteht ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugairbags aus
den folgenden Schritten: Bereitstellen eines seriellen Signals bestehend
aus einer vorbestimmten Anzahl an seriellen Bitsignalen in einer
vorbestimmten Reihenfolge, Wandeln des seriellen Signals in eine
vorbestimmte Anzahl an parallelen Bitsignalen, nachdem der serielle
Signalgenerator das serielle Signal liefert, mechanisches Schließen eines
elektrischen Schalters, um den Airbag teilweise zu betätigen, wenn
ein Stoß auf
das Fahrzeug detektiert wird, der höher als ein vorbestimmter Pegel
liegt, Bereitstellen eines Beschleunigungssignals gemäß einer Beschleunigung
des Fahrzeugs, Feststellen eines Fahrzeugzusammenstoßes gemäß dem Beschleunigungssignal,
vollständiges
und gleichzeitiges Betätigen
des Airbags, wenn der Fahrzeugzusammenstoß festgestellt wird und die
parallelen Bitsignale mit der vorbestimmten Reihenfolge des seriellen
Signals übereinstimmen.
Das Verfahren kann einen Schritt des stufenweisen oder gleichzeitigen
Betätigens
des Airbags nach der Beurteilung des Beschleunigungssignals umfassen.
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Andere
Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie
Funktionen der geschilderten Teile der vorliegenden Erfindung werden durch
das Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der angefügten Ansprüche und
Zeichnungen deutlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ein
Schaltungsdiagramm einer Treiberschaltung des Antriebs gemäß der ersten
Ausführungsform;
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3 ein
Zeitablaufdiagramm der Signale eines Mikrocomputers und Seriell/Parallel-Wandlers des
Antriebs gemäß der ersten
Ausführungsform;
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4 einen
ersten Teil eines Flußdiagramms
der Operation des Mikrocomputers des Antriebs gemäß der ersten
Ausführungsform;
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5 einen
zweiten Teil des Flußdiagramms;
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6 einen
dritten Teil des Flußdiagramms;
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7 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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11 einen
Abschnitt eines Schaltungsdiagramms eines Antriebs gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung; und
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12 ein
Schaltungsdiagramm eines Antriebs gemäß einer siebten Ausführungsform
der Erfindung.
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Erste Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
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Der
Antrieb ist mit der Fahrzeugbatterie B durch einen Zündschalter
IG verbunden. Der Antrieb besitzt eine Stromversorgungskomponente
einschließlich
einer Reserveschaltung 6, einer Diode 7, einer
Diode 8a, eines Boosters bzw. Verstärkers 8b, eines ersten
Zündelement 10a,
eines zweiten Zündelements 10b,
eines ersten Beschleunigungssensors 20, erster, zweiter
und dritter elektronischer Schalter 30a, 30b, 30c,
eines vierten mechanischen Schalters 30d, Widerstände 40a–40d,
eines Mikrocomputers 50, Spannungsteilerschaltungen 50a, 50b,
ersten, zweiten und dritten Treiberschaltungen 60, 70, 80 und
einer Warnlampe 90. Der mechanische Schalter 30d wird
auch als zweiter Beschleunigungssensor bezeichnet.
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Der
erste Beschleunigungssensor 20 ist ein elektronischer Sensor
und der zweite Beschleunigungssensor ist ein mechanischer Schalter 30d vom normal
offenen Typ. Wenn der zweite Zünder
bzw. Zündelement 10b betätigt wird,
arbeitet ein Airbag oder ein Passagierschutzbauteil des Fahrersitzes teilweise
auf einer ersten Stufe. Der Einfachheit halber wird das Passagierschutzbauteil
hiernach als Airbag dargestellt. Wenn daraufhin das erste Zündelement 10a betätigt wird,
wird der Airbag vollständig aufgeblasen.
Der erste Beschleunigungssensor 20 detektiert die Fahrzeugbeschleunigung.
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Der
erste und dritte elektronische Schalter 30a, 30c sind
P-Kanal-FETs und der zweite elektronische Schalter 30b ist
ein N-Kanal-FET. Der erste und zweite Schalter 30a, 30b werden
zur Betätigung
der ersten Zündelement 10a angeschaltet,
und der dritte und mechanische Schalter 30c, 30d werden
zur Betätigung
des zweiten Zündelements 10b angeschaltet.
Der mechanische Schalter (oder zweite Beschleunigungsschalter) 30d schließt, wenn
die Fahrzeugbeschleunigung höher
als ein geringer Beschleunigungspegel ist. Die Sourceklemme des
ersten Schalters 30a ist mit der Reserveschaltung 6 verbunden,
und die Drainklemme des ersten Schalters 30a ist mit der
Sourceklemme des zweiten Schalters 30b über das erste Zündelement 10a verbunden.
Die Drainklemme des zweiten Schalters 30b ist auf Masse
gelegt. Wenn der erste und zweite Schalter 30a, 30b angeschaltet
sind, wird ein Antriebsstrom durch die Reserveschaltung 6 zur
Betätigung
des ersten Zündelements 10a geliefert.
Wenn entweder der erste oder der zweite Schalter 30a, 30b angeschaltet
ist, wird kein Antriebsstrom zum ersten Zündelement 10a geliefert.
Die Sourceklemme des dritten Schalters 30c ist mit der
Reserveschaltung 6 verbunden, und dessen Drainklemme ist über das
zweite Zündelement 10b und
den mechanischen Schalter 30d an Masse gelegt. Wenn der
mechanische Schalter 30d geschlossen oder angeschaltet
wird und auch der dritte Schalter 30c angeschaltet wird,
wird ein Antriebsstrom durch die Reserveschaltung 6 zur
Betätigung
des zweiten Zündelements 10b geliefert.
Wenn entweder der dritte oder der mechanische Schalter 30c, 30d angeschaltet
ist, wird kein Antriebsstrom zum ersten Zündelement 10a geliefert.
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Die
Widerstände 40a–40d sind
für eine
Diagnoseschaltung vorgesehen. Die Widerstände 40a, 40b besitzen
die entsprechenden Widerstandswerte, damit der Antriebsstrom des
erstne Zündelements 10a nicht
aktivieren kann, und die Widerstände 40c, 40d verhindern
die Aktivierung des zweiten Zündelements 10b durch
den Antriebsstrom.
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Der
Mikrocomputer 50 führt
die in den 4–6 dargestellten
Programme aus. Der Mikrocomputer 50 steuert die erste,
zweite und dritte Treiberschaltung 60, 70 und 80 gemäß den Ausgangssignalen
des ersten Beschleunigungssensors 20 sowie den mechanischen
Schalter 30d. Der Mikrocomputer 50 diagnostiziert
durch Detektieren einer Spannung über den zweiten Schalter 30b durch die
Spannungsteilerschaltung 50b den Antrieb selbst. Der Mikrocomputer 50 detektiert
ebenso eine Spannung über
den mechanischen Schalter 30d durch die Spannungsteilerschaltung 50a.
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In
der ersten Treiberschaltung 60 wird der Transistor 61 durch
den Mikrocomputer 50 über
ein Paar Widerstände 62 zum
An- oder Abschalten angesteuert. Wenn der Transistor 61 anschaltet,
wird durch die Reserveschaltung 6 durch ein Paar von Widerständen 63 zum
Gate des ersten Schalters 30a eine Spannung angelegt, um
selbigen anzuschalten. Wenn dagegen der Transistor 61 abgeschaltet
wird, schaltet der erste Schalter 30a ab.
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Der
Transistor 81 der dritten Treiberschaltung 80 wird
durch den Mikrocomputer 50 über ein Paar von Widerständen 82 zum
An- oder Abschalten angesteuert. Wenn der Transistor 81 anschaltet,
wird durch die Reserveschaltung 6 durch ein Paar von Widerständen 83 zum
Gate des dritten Schalters 30c eine Spannung angelegt,
um selbigen anzuschalten. Wenn dagegen der Transistor 81 abgeschaltet
wird, schaltet der dritte Schalter 30c ab.
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Gemäß 2 besitzt
die zweite Treiberschaltung 70 eine Schaltung 70a (im
folgenden als SPC-Schaltung bezeichnet), die serielle Signale in parallele
Signale wandelt. Die SPC-Schaltung 70a ist ein Schieberegister,
wie beispielsweise das von Toshiba hergestellte mit der Bezeichnung 74 HC
164. Der Mikrocomputer 50 liefert ein Löschsignal CLR, ein Taktsignal
CK und ein serielles Signal SER, wie in 3 gezeigt
ist. Das serielle Signal SER besteht aus 8-Bit-Signalen in einer/einem
bestimmten Signalreihenfolge oder -muster zum Anschalten des zweiten
Schalters 30b, HHLLHLHH, wie in 3 gezeigt ist.
Die zweite Treiberschaltung 70 besitzt einen Schutzwiderstand 70b und
eine Verhinderungsschaltung 70c.
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Wenn
der Antrieb nicht betätigt
wird, liefert der Mikrocomputer 50 kein serielles Signal
SER. Die SPC-Schaltung 70a wird vom Mikrocomputer 50 durch
das Löschsignal
CLR gesteuert, um an allen ihren acht Ausgangsanschlüssen P1–P8 ein
niedrigpegeliges Signal L zu liefern.
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Wenn
der Antrieb betätigt
wird, liefert der Mikrocomputer 50 ein serielles Signal
SER beginnend mit MSB (höchstwertiges
Bit) und endend mit LSB (niedrigstwertiges Bit) synchron zum Taktsignal
CK, das aus acht Signalbit CK1–CK8
besteht. Die SPC-Schaltung 70a liefert
ein paralleles Signal PAR, das aus acht Signalbit besteht, entsprechend
dem seriellen Signal SER an den entsprechenden der acht Ausgangsanschlüsse P1–P8 sobald
der Mikrocomputer 50 das LSB des Signals SER liefert.
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Wenn
der Computer 50 das gesamte Taktsignal CK liefert, hält die SPC-Schaltung 70a das
parallele Signal während
einer Haltezeit T1 (z.B. 50 Millisekunden), was der Zeit entspricht,
um den zweiten Schalter 30b angeschaltet zu halten. Der
Zyklus des Taktsignals CK wird wie folgt bestimmt. Wenn das erste
Zündelement 10a 50
Millisekunden nach der Aktivierung des zweiten Zündelements 10b aktiviert werden
muß, sollte
der zweite Schalter 30b innerhalb von 50 Millisekunden
nach Detektion eines Fahrzeugzusammenstoßes angeschaltet werden. In
diesem Fall sollte der Zyklus des Taktsignals CK geringer als 5
Millisekunden sein, da es 40 Millisekunden dauert, das serielle
8-Bit-Signal bereitzustellen (5 [Millisekunden/Bit] × 8 [Bit]
= 40 [Millisekunden]).
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Der
Schutzwiderstand 70b ist zwischen den Ausgangsanschluß P8 und
das Gate des zweiten Schalters 30b geschaltet. Daher liefert
die SPC-Schaltung 70a das MSB des 8-Bit-Signals SER als
Treibersignal für
den zweiten Schalter vom Ausgangsanschluß P8 zum Gate des zweiten Schalters 30b.
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Die
Verhinderungsschaltung 70c besitzt vier Dioden 71–74 und
drei Transistoren 75–77.
Die vier Dioden 71–74 sind
mit ihren Anoden an das Gate des zweiten Schalters 30b und
mit ihren Kathoden an die Ausgangsanschlüsse P1, P2, P4, P7 der SPC-Schaltung 70a entsprechend
angeschlossen. Wenn der Ausgangsanschluß P1 das Niederpegelsignal
liefert, verhindert die Diode 71 das Anschalten des zweiten Schalters 30b.
Wenn der Anschluß P2
auf niedrigem Pegel liegt, verhindert die Diode 72 das
Anschalten des zweiten Schalters. Wenn der Ausgangsanschluß P4 oder
P7 auf niedrigem Pegel liegt, verhindert in gleicher Weise die Diode 73 oder 74 das
Anschalten des zweiten Schalters 30b. Jede der Dioden 71–74 erlaubt
das Anschalten des zweiten Schalters 30b, wenn sie nicht
leitend ist.
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Die
drei Transistoren 75–77 sind
mit ihren entsprechenden Kollektoren an den zweiten Schalter und
mit ihren entsprechenden Emittern an Masse angeschlossen. Der Transistor 75 ist
mit seiner Basis über
einen von einem Paar von Widerständen 75a mit
dem Ausgangsanschluß P3
der SPC-Schaltung 70a verbunden. Der Transistor 76 ist
mit seiner Basis über
einen von einem Paar von Widerständen 76a mit
dem Ausgangsanschluß P5
verbunden, und der Transistor 77 ist über einen von einem Paar von
Widerständen 77a mit
dem Ausgangsanschluß P6
verbunden. Wenn sich der Ausgangsanschluß P3 auf hohem Pegel befindet,
wird der Transistor 75 durch das Paar von Widerständen 75a zum
Anschalten vorgespannt, wodurch das Anschalten des zweiten Schalters 30b verhindert
wird. Wenn der Ausgangsanschluß P5
oder P6 auf hohem Pegel liegt, verhindert der Transistor 76 oder 77 das
Anschalten des zweiten Schalters 30b in gleicher Weise.
Jeder der Transistoren 75–77 erlaubt das Anschalten
des zweiten Schalters, wenn er nicht angeschaltet ist bzw. wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß jede
der Dioden 71–74 und
jeder der Transistoren 75–77 das Anschalten
des zweiten Schalters 30b unabhängig verhindert oder erlaubt.
Die Warnlampe 90 wird durch den Mikrocomputer 50 betrieben.
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Wenn
der Zündschalter
IG angeschaltet wird, wird der Mikrocomputer 50 durch die
Batterie B aktiviert, um die Ausführung der Computerprogramme
gemäß den in
den 4–6 gezeigten
Flußdiagrammen
zu beginnen. Gemäß 4 startet
die Diagnoseroutine S100.
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In
der Subroutine S110 wird eine Einschaltroutine des zweiten Schalters 30b auf
die gleiche Weise ausgeführt.
Nach 3 liefert der Mikrocomputer 50 ein Löschsignal
CLR, so daß die SPC-Schaltung 70a Ausgangsanschlüsse P1–P8 mit Niederpegelspannung
bereitstellt. Wenn der Mikrocomputer 50 ein Taktsignal
CK liefert, versorgt die SPC-Schaltung 70a jeden Ausgangsanschluß P1–P8 mit
dem entsprechenden Signalbit des seriellen Signals SER synchron.
D.h., der Ausgangsanschluß P1 wird
mit dem LSB des Signals SER versorgt, und der Ausgangsanschluß P8 wird
mit dem MSB des Signals SER versorgt. Folglich werden die Dioden 71–74 nichtleitend,
da die Signale der Ausgangsanschlüsse P1, P2, P4, P7 hoch liegen,
und die Transistoren 75–77 werden nichtleitend,
da die Signale der Ausgangsanschlüsse P3, P5, P6 niedrig sind.
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Im
nächsten
Schritt S120 wird eine gewisse Zeit (z.B. 0,1 ms) gegeben, um den
zweiten Schalter 30b angeschaltet zu halten, nachdem der
letzte Puls CK8 bereitgestellt wurde. Wenn sich der zweite Schalter 30b und
die mit dem zweiten Schalter verbundenen Schaltungen nicht in dem
normalen Zustand befinden, kann der zweite Schalter 30b in
einer solchen bestimmten Haltezeit nicht angeschaltet werden, nachdem
der Ausgangsanschluß P8
auf hohen Pegel ging. Wenn sich irgendeines der Signale der Ausgangsanschlüsse P1–P7 von
demjenigen des seriellen Signalmusters unterscheidet, wird das Anschalten
des zweiten Schalters 30b durch mindestens eine bzw. einen
der Dioden 71–74 und
Transistoren 75–77 verhindert.
Auch wenn ein Rauschsignal an irgend einen der Ausgangsanschlüsse P1–P7 angelegt
wird, ändern
sich das Löschsignal
CLR und das Taktsignal nicht, so daß eine Beeinflussung der SPC-Schaltung 70a verhindert
werden kann. Dadurch wird das irrtümliche Anschalten des zweiten Schalters 30b sicher
verhindert.
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Wenn
die Ausgangsklemmenspannung des zweiten Schalters 30b über die
Spannungsteilerschaltung 50b an dem Mikrocomputer 50 angelegt wird,
wird in Schritt S130 gemäß der Ausgangsklemmenspannung
entschieden ob der zweite Schalter 30b angeschaltet ist
bzw. wird oder nicht. Wenn die Ausgangsklemmenspannung niedrig und
die Antwort JA ist, wird in Schritt S140 entschieden, daß der zweite
Schalter 30b und die verbundenen Schaltungen normal eingestellt
sind. Wenn andererseits die Ausgangsklemmenspannung hoch und die
Antwort in Schritt S130 NEIN ist, wird in Schritt S150 entschieden,
daß der
zweite Schalter 30b und die verbundenen Schaltungen einschließlich der
zweiten Treiberschaltung 70 nicht normal eingestellt sind.
Daraufhin wird die Warnlampe 90 in Schritt S160 eingeschaltet.
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Wenn
der zweite Schalter 30b und die verbundenen Schaltungen
in Schritt S140 normal eingestuft werden, führt der Mikrocomputer 50 das
Programm beginnend von Schritt S200 aus, wie in den Flußdiagrammen
von den 5 und 6 gezeigt ist.
In Schritt S200 wird ein Signal des ersten Beschleunigungssensors 20 an
den Mikrocomputer 50 angelegt.
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Wenn
eine Beschleunigung höher
als ein Bezugspegel ist, wird in Schritt S210 JA ausgegeben. Dieser
Bezugspegel stellt einen Zusammenstoß eines Fahrzeugs mit hoher
Geschwindigkeit dar. Nachfolgend wird in Schritt S220 ein Kollisionsflag
F = 1 gesetzt, in Schritt S230 wird ein erster Zeitgeber des Mikrocomputers 50 auf
Start zurückgesetzt,
in Schritt S240 die Signalspannung des ersten Beschleunigungssensors 20 solange
integriert wie der erste Zeitgeber arbeitet, und der Prozeß läuft weiter
zum Schritt S250. Wenn die Beschleunigung nicht höher als
der Bezugspegel ist, wird in Schritt S210 NEIN ausgegeben, und in
Schritt S280 wird entschieden, ob der erste Zeitgeber 10 Millisekunden
mißt oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung NEIN ist, geht der Prozeß weiter
zum nächsten
Schritt S240. Wenn andererseits das Ergebnis JA ist, wird das Flag F
auf 0 gesetzt (F = 0) und in Schritt S290 wird der erste Zeitgeber
zurückgesetzt.
Daraufhin geht der Prozeß zum
nächsten
Schritt S250. Daher wird das Flag F = 1 für 10 Millisekunden beibehalten,
auch wenn die Beschleunigung unter den Bezugspegel sinkt.
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Wenn
in Schritt S250 das Integrationsergebnis größer als ein vorbestimmter Wert
ist, wird JA ausgegeben und zu Schritt S300 weitergegangen. In Schritt
S300 wird entschieden, ob das Flag F gleich 1 ist oder nicht. Wenn
das Ergebnis JA ist, wird entschieden, daß in Schritt S310 beide Zündelemente 10a und 10b gleichzeitig
zu aktivieren sind. In Schritt S320 wird der zweite Schalter 30b auf
die gleiche Weise angeschaltet wie in Routine S110, und die Transistoren 61, 81 der
ersten und dritten Treiberschaltungen 60, 80 werden
angesteuert, um in Schritt S330 den ersten und dritten Schalter 30a, 30c anzuschalten.
Da der zweite Schalter 30b und der mechanische Schalter 30d geschlossen
worden sind, werden das erste und zweite Zündelement 10a, 10b gleichzeitig
mit Antriebsstrom versorgt, um den Airbag vollständig aufzublasen. Die Zykluszeit
des Taktsignals CK kann unter 0,1 Millisekunden liegen, wenn die
Verzögerungszeit
des zweiten Schalters 30b geringer als eine Millisekunde
ist. Auch wenn Rauschpulse erzeugt werden, ist es für die Rauschsignale praktisch
unmöglich,
den gleichen Zeitablauf wie der Löschpuls CLR, der Taktpuls CK
oder das serielle Signal SER zu besitzen.
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Wenn
in Schritt S300 das Flag F nicht auf 1 gesetzt ist, geht der Prozeß weiter
zu Schritt S340, um den Airbag stufenweise aufzublasen, wodurch der
Stoß des
Airbags, der auf den Fahrer ausgeübt wird, gedämpft wird.
Daraufhin wird die Klemmenspannung des mechanischen Schalters 30d in
Schritt S350 detektiert, um in Schritt S360 zu entscheiden, ob der
mechanische Schalter 30d geschlossen ist oder nicht. Wenn
die Entscheidung NEIN ist, wird er dritte Schalter 30c nicht
angeschaltet. Wenn andererseits in Schritt S360 die Entscheidung
JA ist, wird der dritte Schalter 30c angeschaltet, um das
zweite Zündelement 10b in
Schritt S370 zu aktivieren, und in Schritt S380 wird der zweite
Zeitgeber auf Start zurückgesetzt.
Wenn der zweite Zeitgeber mehr als 50 Millisekunden mißt, wird
in Schritt S390 JA ausgegeben. Im nachfolgenden Schritt S400 wird
der zweite Schalter 30b auf die gleiche Weise wie in dem
in 3 gezeigten Zeitablaufdiagramm angeschaltet, und
in Schritt S410 wird der erste Schalter 30a angeschaltet.
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Somit
wird der Airbag in zwei Stufen vollständig aufgeblasen. Da die Betätigung des
mechanischen Schalters 30d, der rauschfest ist, bestätigt wird,
bevor der zweite Schalter 30b angeschaltet ist, kann das
erste Zündelement 10a sicherer
betätigt werden.
Das Zeitintervall (50 Millisekunden) zwischen zwei Schritten liegt
vorzugsweise zwischen 45 und 55 Millisekunden.
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Der
zweite Schalter kann angeschaltet werden, wenn das Anschalten des
mechanischen Schalters 30d detektiert wird. Daher ist es
nicht notwendig, das Ausgangssignal des zweiten Beschleunigungssensors 20 zu
detektieren.
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Zweite Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 7 beschrieben.
Der Antrieb gemäß der zweiten Ausführungsform
besitzt den gleichen Aufbau außer der
Verhinderungsschaltung 70d. Die Verhinderungsschaltung 70d besteht
aus NAND-Gattern 78a, 78b und einer Vielzahl an
Invertern 78c–78g.
Jedes der NAND-Gatter 78a, 78b und der Vielzahl
von Invertern 78c–78g ist
vom Offen-Drain- oder Offen-Kollektor-Typ.
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Das
NAND-Gatter 78a verhindert das Anschalten des zweiten Schalters 30b ( 1)
durch den Inverter 78c, wenn einer oder beide der Ausgangsanschlüsse P1 und
P2 das Niederpegelsignal liefert oder liefern. Das NAND-Gatter 78 ermöglicht das
Anschalten des zweiten Schalters, wenn beide Ausgangsanschlüsse P1 und
P2 das Hochpegelsignal liefern. Der Inverter 78d verhindert
das Anschalten des zweiten Schalters 30b, wenn der Ausgangsanschluß P3 das
Hochpegelsignal liefert. Der Inverter 78e verhindert das
Anschalten des zweiten Schalters 30b, wenn der Ausgangsanschluß P5 das
Hochpegelsignal liefert. Der Inverter 78f verhindert das Anschalten
des zweiten Schalters 30b, wenn der Ausgangsanschluß P6 das
Hochpegelsignal liefert. Das NAND-Gatter 78b verhindert das Anschalten des
zweiten Schalters 30b durch den Inverter 78g, wenn
einer oder beide der Ausgangsanschlüsse P3 und P4 das Niedrigpegelsignal
liefert oder liefern. Daher arbeitet die Verhinderungsschaltung 70d im
wesentlichen auf die gleiche Weise wie die Verhinderungsschaltung 70c des
Antriebs gemäß der ersten Ausführungsform.
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Dritte Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 8 beschrieben.
Der Antrieb gemäß der dritten Ausführungsform
besitzt den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform außer der
Verhinderungsschaltung 70e. Die Verhinderungsschaltung 70e besteht
aus einem 8-Bit-Komparator 79 und Widerständen 79a–79f.
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Der
Komparator 79 (z.B. der von der Toshiba Elektronik Gesellschaft
hergestellte 74HC688) besitzt acht Eingangsklemmen Q11–Q18 und
acht Ausgangsklemmen Q21–Q28.
Die Eingangsklemmen Q17, Q18 sind über die entsprechenden Widerstände 79a, 79b an
die Konstantspannungsquelle + Vc angeschlossen, um Hochpegelsignale
zu liefern. Die anderen Eingangsklemmen Q11–Q16 sind an die entsprechenden
Ausgangsanschlüsse
P1–P6
der SPC-Schaltung 70a angeschlossen. Die Ausgangsklemmen
Q21, Q22, Q24, Q27 und Q28 sind über
die entsprechenden Widerstände 79c, 79d, 79e, 79g und 79h an
die Konstantspannungsquelle angeschlossen. Eine Steuerklemme Qc
des Komparators 79 ist an die Basis des Transistors 77 über den
Widerstand 77a angeschlossen. Jeder Signalpegel der Ausgangsklemmen
Q21–Q26
ist so angeordnet bzw. eingestellt, daß die Steuerklemme Qc das Niedrigpegelsignal
liefern kann, wenn (der Ausgangsanschluß) P1 H (das Hochpegelsignal),
P2 H, P3 L (das Niedrigpegelsignal), P4 H, P5 L und P6 L liefern.
Daher schaltet der Komparator 79 den Transistor 77 über die
Steuerklemme Qc ab, um das Anschalten des zweiten Schalters 30b zu
ermöglichen.
Wenn andererseits irgend einer der Signalpegel der Eingangsklemmen
Q11–Q18
vom Signalpegel der entsprechenden Ausgangsklemme Q21–Q26 abweicht, schaltet
der Komparator 79 den Transistor 77 an, um das
Anschalten des zweiten Schalters 30b zu verhindern. Somit
arbeitet die Verhinderungsschaltung 70e im wesentlichen
in der gleichen Weise wie die Verhinderungsschaltung 70c des
Antriebs gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Vierte Ausführungsform
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Der
Antrieb gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 9 beschrieben.
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Die
erste Zündelement 10a ist über den
ersten Schalter 30a an Masse gelegt, wenn der erste Schalter
in dieser Ausführungsform
angeschaltet ist. Der erste Schalter 30a wird unmittelbar
durch den Mikrocomputer 50 gesteuert, und der zweite Schalter 30b wird über die
erste Treiberschaltung 60A und die zweite Treiberschaltung 70 gesteuert.
Die erste Treiberschaltung 60A besitzt im wesentlichen
die gleiche Struktur wie die erste Treiberschaltung 60.
Die zweite Zündelement 10b wird über den
dritten Schalter 30c auf Masse gelegt, wenn derselbige
angeschaltet ist. Der dritte Schalter 30c wird ebenfalls
unmittelbar durch den Mikrocomputer 50 gesteuert. Die anderen Teile
sind im wesentlichen die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform.
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Daher
arbeitet der Antrieb gemäß der vierten Ausführungsform
im wesentlichen auf die gleiche Weise wie der Antrieb gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Fünfte Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 10 beschrieben.
Der Antrieb besitzt fast den gleichen Aufbau wie bei der ersten
Ausführungsform
mit Ausnahme der Widerstände 40a–40d für die Diagnose
und der Warnlampe 90. Der Antrieb wird für ein diskretes
Passagierschutzsystem verwendet, das in einen vorderen Passagiersitz
mit Airbag 13 und zwei Aufblaseinheiten 11, 12 eingebaut
ist. Der Airbag 13 kann durch die Aufblaseinheit 12 teilweise
oder durch beide Aufblaseinheiten 11, 12 vollständig aufgeblasen
werden. Die Aufblaseinheit 11 wird durch das Zündelement 10a gezündet und
erzeugt ein Druckgas zum Aufblasen des Airbags 13. Die
Aufblaseinheit 12 wird durch das Zündelement 10b gezündet und
erzeugt ein Druckgas mit gemäßigtem Druck.
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Wenn
der Fahrzeugmotor gestartet wird, wird der Mikrocomputer 50 aktiviert
und geht mit den in den 5 und 6 gezeigten
Schritten in Betrieb. Wenn ein Fahrzeug ernsthaft zusammenstößt und beide
Zündelemente 10a, 10b gleichzeitig
aktiviert werden, blasen beide Aufblaseinheiten 11, 12 den
Airbag 13 auf, um einen Passagier auf einem vorderen Passagiersitz
zu schützen.
Wenn andererseits dem Fahrzeug ein nicht so schwerer Stoß widerfährt, der
aber hoch genug ist, den mechanischen Schalter 30d zu schließen, wird
der dritte Schalter 30c angeschaltet, um das zweite Zündelement 10b zur
Zündung
der Aufblaseinheit 12 zu aktivieren. Daraufhin wird der
zweite Schalter 30b angeschaltet und der erste Schalter 30a wird
zur Aktivierung des ersten Zündelements 10a angeschaltet,
wodurch wie mit Bezug auf das in 6 gezeigte
Flußdiagramm beschrieben
die Aufblaseinheit 11 gezündet wird. Somit wird der Airbag 13 in
zwei Stufen vollständig
aufgeblasen. Wenn der Airbag 13 durch die Aufblaseinheit 12 mit
gemäßigtem Druck
aufgeblasen wird und nachfolgend durch die Aufblaseinheit 11 mit
einem weiteren Druck, der geringer als der gemäßigte Druck ist, wird der Passagier
nicht durch den Airbag 13 verletzt.
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Sechste Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 11 beschrieben.
Eine Diode 100 ist zwischen den zweiten Schalter 30b und
den mechanischen Schalter 30d geschaltet, um die Ansprechzeit
des zweiten Zündelements 10b zu
vermindern. Die Anode der Diode 100 ist mit dem Drain des
zweiten Schalters 30b und ihre Kathode mit der hochseitigen Klemme
des mechanischen Schalters 30d verbunden. Wenn der erste
Schalter 30a und der mechanische Schalter 30d angeschaltet
werden, wird Strom unmittelbar über
die Diode 100 und den mechanischen Schalter 30d unabhängig von
der durch den Taktpuls CK verursachten Zeitverzögerung an das erste Zündelement 10a geliefert.
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Siebte Ausführungsform
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Ein
Antrieb gemäß einer
siebten Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf 12 beschrieben.
Der Antrieb besitzt fast den gleichen Aufbau wie bei der vierten
Ausführungsform
mit Ausnahme der Widerstände 40a–40d für die Diagnose
und der zusätzlichen
Diode 100. Die Kathode der Diode 100 ist mit der
Source des zweiten Schalters 30b und ihre Anode mit der
niederseitigen Klemme des mechanischen Schalters 30d verbunden,
um die Ansprechzeit des ersten Zündelements 10a auf
die gleiche Weise zu verkürzen
wie bei der sechsten Ausführungsform.
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Variationen
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Der
mechanische Schalter 30d der obigen Ausführungsformen
kann durch einen elektrischen Schalter oder einen mit einem Widerstand 40d parallel
geschalteten FET ersetzt werden. In diesem Fall ist es notwendig,
einen anderen mechanischen Schalter für den zweiten Beschleunigungssensor vorzusehen,
der von dem elektrischen Schalter getrennt und mit dem Mikrocomputer 50 im
wesentlichen auf die gleiche Weise wie in 1 gezeigt
verbunden ist.
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Bei
der dritten Ausführungsform
kann die Eingangsklemme Q17 der Komparatorschaltung 79 direkt
mit dem Ausgangsanschluß P7
der SPC-Schaltung 70a ohne Diode 74 und Widerstand 79a verbunden
werden, und die Klemme Q18 des Komparators 79 kann direkt
mit dem Ausgangsanschluß Q8
der SPC-Schaltung 70a ohne die Widerstände 70b, 79b verbunden
werden. In diesem Fall wird der Mikrocomputer 50 über einen
anderen Ausgangsanschluß mit
dem Widerstand 70b verbunden. Daher werden alle Ausgangsanschlüsse P1–P8 verwendet,
um das Anschalten des zweiten Schalters 30b zu verhindern,
und das Signal zum Erlauben des Anschaltens desselben wird über eine
separate Schaltung durch den Mikrocomputer 50 geliefert. Wenn
die Übertragungsgeschwindigkeit
des seriellen Signals SER durch die SPC-Schaltung 70a eingestellt
wird, kann auf das Taktsignal CK verzichtet werden. Sowohl der erste
als auch der zweite mechanische Beschleunigungssensor 20, 30d kann
durch einen elektronischen Beschleunigungssensor ersetzt werden.
Beispielsweise kann eine Seitenaufprallschutzvorrichtung Beschleunigungssensoren
an dem rechten bzw. linken Sitz und eine separate Steuereinheit
zum Aktivieren des Antriebs besitzen, wenn ein Seitenaufprall festzustellen
ist. Bei einer Schutzvorrichtung mit sowohl einem Fahrer- als auch
einem Beifahrer-Airbag ist es möglich,
den Fahrerairbag etwa 50 ms nach Betätigung des Gurtvorspanners aufzublasen,
wenn sich der Fahrer nicht anschnallt, der Beifahrer dagegen schon.
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Der
erste, zweite und dritte Schalter 30a, 30b und 30c kann
ein anderes Halbleiterschaltelement sein als ein FET. Der Mikrocomputer 50 und
die in den 4–6 gezeigten
Operationsschritte können
durch diskrete Schaltungen ersetzt werden.
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Anstelle
von Schritt S210 kann die Gurtspannung detektiert werden, um zu
entscheiden, ob die Zündelemente
zu aktivieren sind. Die Zündelemente sollten
gleichzeitig aktiviert werden, wenn sich ein Passagier anschnallt.
Andernfalls sollten die Zündelemente
stufenweise aktiviert werden. Die Diode 100 kann durch
einen Thyristor oder dergleichen ersetzt werden.
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Die
obigen Ausführungsformen
dienen lediglich beispielhaft zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung.