DE2612215A1

DE2612215A1 - Sensor zur ausloesung passiver sicherheitssysteme beim aufprall von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2612215A1
Application number: DE19762612215
Authority: DE
Inventors: Johann Spies; Alfons Woehrl
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1976-03-23
Filing date: 1976-03-23
Publication date: 1977-09-29
Also published as: US4117730A; FR2345317A1; GB1523570A; DE2612215C2; FR2345317B3; JPS52115027A; JPS6121855B2

Description

Messerschmitt-böl'tcow-Blohrn Ottobrunn, ds

Gesellschaft mit BTOIl Fro/bk

beschränkter Haftung, 7965 München

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Sensor zur Auslösung passiver Sicherheitssysteme beim Aufprall von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Auslösung passiver Sicherheitssysteme, wie Luftkissen, Gurtstrammer o.a. Systeme, beim Aufprall von Fahrzeugen, mit einem Beschleunigungen bzw. Krafteinwirkungen in elektrische Signale umformenden elektromechanischen Wandler, der nur innerhalb vorbestirambarer Grenzwerte ein Auslosesignal abgibt.

In der US-PS 3 455 148 ist eine Vibrationsmeßeinrichtung für Kolbenmaschinen oder auch beliebige andere mechanische Anlagen beschrieben, in welcher als elektromechanischer

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Wandler ein Piezokristall zum Entdecken bzw. Anzeigen unzulässig hoher Vibrationen unter Auswertung der mit den Vibrationen verbundenen Beschleunigungen in der Struktur der Anlagen eingesetzt wird.

Aufgabe des Fiezokristalles und der nachfolgenden Auswerteschaltung ist es, bei Überschreiten einer vorbestimmten Vibrationsschwelle bzw. der damit verbundenen Beschleunigung, ein zur Anzeige oder auch zur Abschaltung der Anlage geeignetes elektrisches Signal zu erzeugen. Hochfrequente Vibrationen sehr kurzer Dauer sollen nicht zur Anzeige bzw. Abschaltung führen, da diese keinen unzulässigen Einfluß auf die Anlage haben. Hierfür ist ein zusätzlicher Auswerteschaltkreis vorgesehen. Außerdem ist eine einstellbare Rückkopplung vorgesehen, welche dazu dient, die ichwolle eines Differenzverstärkers jeweils an die vorn Maschinentyp abhängige zulässige Vibrationsgrenze zu führen.

Die Verwendung piezoelektrischer Elemente als Vibrationsoder Beschleunigungsdetektor hat auch Eingang in die Sicherheitstechnik für Kraftfahrzeuge gefunden, wo mittels elektronischer Sensoren Sicherheitseinrichtungen zum Schutz der Insassen im ttoment des Aufpralls auf ein Hindernis ausgelöst werden, die z.B. als aufblasbare Luftsäcke oder spannbare Gurten ausgebildet sind.

Die sich aus der Anwendung solcher Sensoren in Fahrzeugen ergebenden technischen Probleme sind ungleich größer als beim Einsatz in stationären Anlagen. Einerseits muß wegen der Schnelligkeit der Bewegungsabläufe die Empfindlichkeit des Sensors sehr groß sein, so muß bereits bei einem Aufprall mit 50 kmh sowohl das Registrieren des Aufpralls als auch die Sicherheitsmaßnahme wie Gurtstrammen oder Kissenaufblasen u. dergl. innerhalb 40 ms beendet sein, andererseits darf aus naheliegenden Gründen die Funktion nicht ein-

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treten, wenn zwar aufprallähnliche Kriterien am Sensor vorliegen, wie z.B. beim Fahren über ein Hindernis oder auch schon beim normalen Abbremsen des Fahrzeuges, die Auslösung der Sicherheitssysteme aber auf keinen Fall erfolgen darf. Außerdem ist zu beachten, daß unterhalb einer bestimmten Beschleunigung, z.L-. bei etwa 4g die Insassen auch ohne zusätzliche Rückhaltemaßnahmen Beschleunigungen abfangen können und erst die Auslösung der Sicherheitseinrichtung sich gefahrenerhöhend auswirken würde, mithin das Gegenteil des eigentlichen Zweckes bewirkt würde.

Es hat sich herausgestellt, daß eine Aufprallsituation vor allem dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polarität der Beschleunigung über einen deutlich größeren Zeitraum nicht wechselt, im Gegensatz zu intensiven kurzzeitigen Beschleunigungen, wie sie z.b. bei der Fahrt über einen Bordstein oder auch bei Schlag mit einem Hammer typisch sind, wo die Polarität der Beschleunigung in einem sehr kurzen Zeitraum bereits mehrfach wechselt.

Ausgehend von diesen Gegebenheiten ist gemäß der US-PS 3 701 903 ein piezoelektrischer Aufprallsensor bekannt geworden, der neben zwei Fiezokristallen für Stöße aus unterschiedlichen Richtungen von vorne einen Amplitudenbegrenzer, einen Integrator und eine Schwellwertschaltung aufweist. Der Amplitudenbegrenzer in Form einer Zenerdiode hat die Aufgabe, die Amplitude eines Stoßes nach oben zu begrenzen, so daß der nachfolgende integrator die Schwellspannung des Schwellwertschalters nur bei Stoßen mit langer anhaltenden Beschleunigungen erreicht. Ist die Amplitude von Stoßen zu klein, d.h. unterhalb des von der Zenerdiode bestimmten Pegels, erscheint am Integrator kein Ausgangssignal. Der Integrator bewirkt zudem, daß die Auslösespannung für den Schwellwertschalter erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit erreicht wird. Die Rückstellung des Integrators nach Stoßen

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unterhalb der Auslöseschwelle erfolgt über einen Entladewiderstand. Als Spannungsquelle für die Auslösung der Sicherheitseinrichtung dient ein von einer bordseitigen Spannungsquelle aufgeladener Kondensator. Aufgrund der beschriebenen Anordnung der piezoelektrischen Kristalle reagiert das System in der vorbestimmten Weise nur auf Stöße von vorne.

Eine andere Ausführung eines Aufprallsensors für Fahrzeuge ist durch die DT-OS 2 207 831 bekanntgeworden. Auch dieser

TO Sensor arbeitet nach der Erkenntnis, daß eine echte Auslösesituation durch die Beibehaltung der Polarität der am Piezokristall abnehmbaren Spannung über einen längeren Zeitraum gekennzeichnet ist. Ein elektronischer Triggerschaltkreis ist dem t'iezoeleaient nachgeschaltet und kippt nach Erreichen eines vorbestimmten Schwellwertes, wodurch eine Verzögerungsstufe gestartet wird, welcher ihrerseits nach Ablauf einer vorgewählten Zeit nach Kippen des Triggers die Zündung eines Auslöseelementes für die Sicherheitseinrichtungen des Kraftfahrzeuges bewirkt. Vor dem Triggerschaltkreis ist ein Potentiometer angeordnet, dessen Einstellwert den Kippwert für den Trigger darstellt. Die Einstellwerte des Schaltkreises können so gewählt werden, daß die Triggerstufe als Integrationsverstärker arbeitet· Dadurch wird ein der Spannung am tiezoelement proportionales Signal erzeugt, so daß die Verzögerungsstufe entsprechend diesem Signal angesteuert bzw. abgeschaltet wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß Sensoren der beschriebenen Art auf der Bewertung der Dauer und Amplitude einer auftretenden Beschleunigung basieren. Entscheidend für die Zuverlässigkeit derartiger Schaltungen ist es, daß Vorkehrungen für die logische Signalverarbeitung im Sensor getroffen sind,so daß nur bei tatsächlichem Vorliegen einer Crash-

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situation die Auslösung erfolgen kann. Es hat sich herausgestellt, daß die sichere Funktion des Sensors in hohem Maße
von der Beachtung der Begleitumstände vor einem möglichen
Aufprall abhängt. Hier lassen sich eine Reihe kritischer
Situationen aufzählen, die von den bisher bekannten Sensoren nicht oder nur unzureichend verarbeitet werden können.

Eine kritische Situation entsteht z.B. bei den bekannten
Auffahrunfällen. Dort passiert es häufig, daß die eigene
Abbremsung zum sicheren Halten ausreichen würde, das nachfolgende Kraftfahrzeug jedoch auffährt. Werden keine besonderen Maßnahmen innerhalb der Schaltung vorgesehen, so kann diese
negative Beschleunigung auf den Piezokristall die Auslöseschwelle so weit verringern, daß bei dem dann typischerweise nachfolgenden Aufprall auf den eigenen Vordermann der Sensor nicht auslöst. Weiterhin ist bisher nicht ausreichend berücksichtigt, daß die Verzögerungszeit für die Auslösung des
Sicherheitssystems von der Höhe der auftretenden Beschleunigung abhängig ist, d.h. daß die auf die Fahrzeuginsassen bezogene kritische Geschwindigkeit bei höheren Beschleunigungen entsprechend schneller erreicht ist, so daß die Auslösung
des Sicherheitssysteins bereits zu einem früheren Zeitpunkt
erfolgen muß als bei niedrigeren Beschleunigungen. Es sollten daher Maßnahmen getroffen werden, die gewährleisten, daß die Auslösung durch den Sensor in jedem Fall bei Erreichen einer kritischen Geschwindigkeit erfolgt.

Eine weitere kritische Stelle ist die Spannungsversorgung für den Sensor aus dem Bordnetz. Bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges, bei Einschaltung von Verbrauchern, wie Lampen, Radio,
Schiebedach usw., bei Abtrennung der Batterie und bei einer
Vielzahl weiterer Vorgänge im Fahrzeug treten undefinierbare Zustände im Spannungsversorgungssystem auf, die zu Fehlfunktionen sowohl während des Fahrbetriebes als auch während des Abstellens des Fahrzeuges führen können» Schließlich dürfen

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auch Kurzschlüsse an beliebiger Stelle innerhalb der Schaltung nicht zur Auslösung führen. Besonderes Augenmerk ist endlich darauf zu richten, daß die Passivierung der Schaltung zuverlässig erfolgt, hierzu ist es nicht ausreichend, lediglich die Spannungsquellen abzuschalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor zur Bestimmung der einer tatsächlichen,für die Insassen gefährlichen Aufprallsituation entsprechenden Ausloseschwelle zu schaffen, der unter Verwendung von elektromechanischen Wandlern in Abhängigkeit der jeweils wirksamen Beschleunigung und/oder Kraft erzeugten Spannungssignalen die Beschleunigungen und Krafteinwirkungen für die Auslösung unberücksichtigt läßt, die von anderen Einwirkungen auf das Fahrzeug herrühren.

Ausgehend von einem Sensor der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen die Grenzwerte im Sinne einer bipolaren unsymmetrischen Begrenzung der elektrischen Signsle des Wandlers bewirkenden Verstärkerschaltkreis, eine von einer Bord- oder Notspannungsquelle gespeiste, eine als Sezugsgröße dienende Referenzspannung liefernde Referenzspannungsquelle und durch einen den Sensorausgang bei Störungen der Spannungsversorgung und/oder der Spannungsverhältnisse in der Sensorschaltung abschaltenden Bordspannungssensor.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die von der Bord- oder Notspannungsquelle gespeiste Referenzspannungsquelle zur Darstellung des Referenzmaßstabes mit allen Bewertungselementen des Sensors verbindbar und der Bordspannungssensor, der zur Vermeidung von Fehlauslösungen bei indifferenten Spannungsverhältnissen oder durch Unterschreiten der Windestbetriebsspannung die Bordspannung mit der Referenzspannung vergleicht, betätigt einen elektronischen Schalter, der den Sensorausgang abschaltet,

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indem ein den Ausgang des Sensors darstellender Komparator passlvlert v?ird.

Weitere iierknale der Erfindung ergeben sich aus den Unter— ansprächen.

Der mit der Erfindung erzielbaro Vorteil ist vor allem darin su sehen, daß Auslösungen der Sicherheitseinrichtungen eines Fahrzeuges nur dann erfolgen können, wenn tatsächlich eine echte, für die Insassen des Fahrzeuges gefährliche Crashsituation gegeben 1st. Hierzu wird jede Veränderung des öpanmiayspofcentials Innerhalb des Sensors selbsttätig durch den Sensor auf Ihre Qualität in bezug auf das zur Aufgabe eines Auslösesienais an die Sicherheitseinrichtungen erforderliche I-aaß hin überprüft. Dadurch, daß jedes Bewertungseieraent der Schaltung die Überprüfung selbständig und unabhängig von den anderen Bewegungselementen vornimmt, Ist sichergestellt, daß nur Spannungssignale, die von einem für die Insassen gefährlichen Aufprall herrühren, zur Aktivierung der Sicherheitseinrichtungen führen.

Ein Ausführungsbeisplel des erfindungsgemäßen Sensors Ist in der Zeichnung dargestellt und wird Im folgenden beschrieben:

In der einzigen Figur ist ein mechanische Größen In analoge elektrische Signale umwandelnder Sensor 10 dargestellt, der im wesentlichen aus strichpunktiert umrahmten Baugruppen besteht, die nachfolgend als Verstärkerschaltung 24, als Bordspannungssens^r 30, als Integrator 50 und Schaltschwelle 70 bezeichnet sind. Dem Verstärker ist ein elektromechanischer Wandler 43 in Form eines Piezokristalls vorgeschaltet. Ferner Ist eine Referen:ispannungsquelle 20 und eine nicht näher dargestellte Bordspannungscuelle vorhanden, deren Pole mit 21 und 26 bezeichnet sind.

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Die Referenzspannunqsquelle 20 Ist mit dem positiven Pol 21 der Bordspannungsquelle und mit einer - oder auch mehreren Spannungsnotversorgung 22, im Ausführungsbeispiel einem Kondensator, verbunden. Der Ausgang der Referenzspannungsquelle 20 ist mit dem Eingang des Bordspannungssensors 30 verbunden, der aus Komparatoren 31 und 32 und Spannungsteilern 33,34 und 35,35 sowie einem als Zeltglied 37,33 wirkenden RC-Glied besteht. Außerdem sind Kondensatoren 39 zur Ausfilterung höherfrequenter Schwingungen vorgesehen. Die Referenzspannungsquelle ist über den Schaltpunkt ?3 mit einem Widerstand 37 des als Totzeitschalter dienenden Zeitgliedes 37,33 und mit einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 40, 41 und 42 verbunden. Am Schaltpunkt 23.4 ist der nichtinvertierende Eingang des Integrators 50, im wesentlichen bestehend aus zwei Verstärkern 5 3 und 54, angeschlossen.

Der Schaltpunkt 23 ist ferner mit der Kathode einer Diode Gl und mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 54 verbunden .

Die Schaltschwelle 70, bestehend aus Komparatoren 1" und 74 ist .mit ihren invertierenden Eingängen über Spannungsteiler 78, 78.1 und 77, 77.1 und über Schaltpunkte 23.1 und 23.2 mit der Referenzspannungsquelle 20 verbunden, weiterhin sind die invertierenden Eingänge der Komparatoren 71 und 74 mit den Kollektoren von Schalttransistoren 79 und 80 verbunden. Die Basen der Transistoren 79 und 80 sind mit dem

·)
Ausgang des Komparators 32 und über einen Widerstand 92 mit dem Pol 21 des Bordspannungsnetzes verbunden, während die Emitter der Transistoren über eine Diode 81 mit dem negativen fiassepotential 26 der Bordspannungsquelle verbunden sind.

Die Ausgänge A_-, und A_ der Komparatoren 71 und 74 der Schaltschwelle 70 sind dem hier nicht dargestellten Aus-

•) des Bordspannungssensors 30 - 9 _

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löseschaltkrexs für die ebenfalls nicht dargestellten Sicherheitseinrichtungen des Fährzeuges zuführbar. Solche Sicherheitseinrichtungen sind beispielsweise in der Literatursteile A.S.E (General motors, Driver Air Cushion, Restraint—System) , - Automobile Engineering neetincj Detroit, , May 14..-1?-.1373, No. 730605, beschrieben.

Der Integrator 50 besteht, wie schon erwähnt, ita wesentlichen aus den beiden Verstärkern 53 und 54, wobei der Verstärker 53 als Integrator und der Verstärker 54 als unipolarer Nullpunktregier ausgelegt ist. Der Ausgang des als Integrator wirkenden Verstärkers 53 ist mit den nichtinvertierenden Eingängen der Komparatoren 7"! und 74 und mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 54 verbunden. Die Integralschleife für den Verstärker 5 3 ist aus einem Kondensator 59 und einem Widerstand 59.1 gebildet. Der Ausgang des Verstärkers 54 ist über einen Widerstand 57 und eine Diode 58 auf den invertierenden Eingang des als Integrator v/irkenden Verstärkers 53 gegengekoppelt.

Der ein Piezo-Kristall darstellende elektromechanisch^ Wandler 43 ist mit einem Kondensator 44 und einem widerstand parallel geschaltet. Der eine Abgriff des elektromechanischen Wandlers ist mit dem schon genannten Spannungsteiler aus den Widerständen 40, 41 und 42 verbunden, durch den an nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 53 eine Integralschwelle bestimmt wird, die z.B. auf 4g eingestellt sein kann« Detn anderen Abgriff des Wandlers ist die Verstärkerschaltung 24, im wesentlichen aus zwei Feldeffekt-Transistoren 41.1 und 42.1 und dem eigentlichen Verstärker 24.1 bestehend, nachgeschaltet. Hierzu führt dieser Abgriff über einen Stroitibegrenzer-Widerstand 46 zu der Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors 41.1. Die Quellen-Elektrode des Transistors 41.1 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 24.1 verbunden. Am Invertierenden Eingang dieses

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Verstärkers ist die Quellen-Elektrode des zweiten Feldeffekt—Transistors 42.1 angeschlossen- Die beiden Transistoren liegen mit ihren Drainelektroden parallel am Bordspannungsnetz, während die Quellen-Elektroden und die Abgriffe für den Verstärker 24.1 über widerstände 90,91 mit dem negativen Potential 26 der Bordspannungsquelle verbunden sind. Der Ausgang des Verstärkers 24.1 ist auf die
Steuer-Elektrode des Transistors 42.1 und auf die Anode der Diode 61 aufgeschaltet. Außerdem ist der Ausgang der Verstärkerschaltunq 24, wie bereits beschrieben, mit dem invertierenden Eingang des Integrators 50 verbunden.
Die Endstufen der Komparatoren und Verstärker 31,3?,24.1; 71,74 bestehen jeweils nur aus einen« NPN-Transistor mit
offenem Kollektor.

Die Wirkungsweise des Bordspannungssensors 30 ist folgende:

Beim Einschalten der Bordspannungsquelle dient die Referenzspannungsquelle 20 zur Spannungsstabilisierung, z.B. auf
+ 5 Volt.

Die Bewertungselemente darstellenden Baugruppen Bordspannungssensor 30, Integrator 50, Spannungsteiler 40, 41, 42 und Schaltschwelle 70 sind an die Referenzspannungsquelle angeschlossen, so daß die dort stabilisierte Spannung als Bezugsmaßstab für alle analogen Bewertungen im Sensor dient.

Der der Referenzspannungsquelle 20 nachgeschaltete Bordspannungssensor 30 erhält die Bordspannung am nichtinver— tierenden Eingang des !Comparators 31 über den mit der Bordspannungsquelle 21 verbundenen Spannungsteiler aus den Widerständen 35 und 36, während am invertierenden Eingang des
!Comparators 31 der an die Referenzspannungsquelle 20 angeschlossene Spannungsteiler aus den Widerständen 33 und 34 liegt. Der Komparator 31 schaltet daher erst aus, wenn die Bordspannung ihren toindestwert erreicht hat. Das aus dem

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Widerstand 37 und dem Kondensator 38 bestehende Zeitqlied ist so dimensioniert, daß in Abhängigkeit von den Widerständen 33 und 34 erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, z.B. 10 see, die Endstufe am Ausgang von 32 durchschaltet. Dadurch wird erreicht, daß vor Ablauf dieser Zeit keine Auslösung in der Echaltschwelle 70 erfolgen kann.

öin Unterschreiten der liindestbetriebsspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Betriebes führt am Ausgang des Komparators 31 zu einem Einschalten der Endstufe und damit zur Entladung des Kondensators 38.

Erst dann, wenn die Bordspannungscuelle 21 ihren durch die Referenzspannungsquelle 20 definierten Sollwert erreicht hat oder darüber liegt, wird die Endstufe von 31 ausgeschaltet und dadurch die Funktion des Zeitgliedes 37,38 freioegeben. Die Endstufe des Komparators 32 ist eingeschaltet, wenn die Endstufe des Komparators 31 ausgeschaltet ist.

Damit liegen die Spannungsverhältnisse von Bordspannungscuelle zu Rcfcrenzspannungsquelle im Arbeitsbereich. Der Ausgang des Koraparators 32 steuert die Schalttransistoren und 80 in den Sperrzustand. Ist hingegen die Endstufe des Komparators 32 ausgeschaltet, so sind die Transistoren 79,80 leitend. Die Emitter der Transistoren 79 und 80 sind über die Diode 81 mit dem negativen Pol 26 der Bordspannungsquelle verbunden. Da die Kollektoren der Schalttransistoren mit den jeweiligen invertierenden Eingängen der Komparatoren 71 und 74 verbunden sind, bewirkt ein Durchschalten der Transistoren 79 und 80, wie bereits beschrieben, daß die Komparatoren 71 und 74 kein Signal an ihren Ausgängen A. und A_n abqeben

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können.

Solange die Schalttransistoren 79 und 80 sich im nichtleitenden Zustand befinden - also der Sensor betriebsbereit ist wird das Eingangspotential für die invertierenden Eingänge

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der Komparatoren 71 und 74 durch die Referenzspannungsquelle 20 über die Spannungsteiler 77, 77.1 und 78, 78.1 bestimmt. Die Spannungsteiler 77, 77.1 und 78, 78.1 sind so gewählt, daß das Potential am invertierenden Eingang des Komparators 74 höher liegt als das Potential am invertierenden Eingang des Komparators 71. Dadurch wird bewirkt, daß der Komparator 74 stets vor dem Komparator 71 durchschaltet. Die bei A- und A. abnehmbaren Ausgangssignale dienen der Auslösung der Sicherheitseinrichtungen für den oder die Beifahrer und dem Fahrer des Fahrzeuges, wobei die Auslösung für die Beifahrer zeitlich früher erfolgt.

Da der Ausgang des Verstärkers 24.1 auf die Steuerelektrode des Transistors 42.1 gegengekoppelt ist, werden die Quellenpotentiale der Transistoren 41.1 und 42.1 am jeweiligen Kennlinienpunkt gespiegelt; damit wird die im allgemeinen quadratische Kennlinienkrümmung über den Drainstrom durch den Faktor der Leerlaufverstärkung des Verstärkers 24.1 dividiert und somit praktisch eliminiert. Die Schwellspannung des aus den Transistoren 41.1 und 42.1 bestehenden Verstärkers wird im Zusammenhang an den Widerständen 41 und 40 und der Diode 61 so abgestimmt, daß ein lineares Verhalten für die bipolaren,vom elektromechanischen Wandler 43 erzeugten Eingangsspannungen Signale mit einer definierten Begrenzung, die sowohl in positiver Richtung, als auch in negativer Richtung einstellbar ist, erreicht wird.

Die Einstellung der negativen Bewertungsgrenze erfolgt mittels Spannungsteiler 40,41,42 im Zusammenhang mit der Schwellspannung von 41.1. Die Einstellung der positiven Bewertungsgrenze erfolgt mittels Spannungsteiler 40,41,42 in Zusammenhang mit der Diode 61, welche vom Ausgang des Verstärkers 24.1 in die Referenzspannungsquelle 20 mündet. Der Betrag der negativen Grenzbewertung wird größer eingestellt als der der positiven Grenzbewertung.

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Um normale Fahrgeräusche zu eliminieren, wird dem Integrator 50 mittels des Widerstandes 41 vom Spannungsteiler 40, 41,42 eine geringfügig über den normalen Fahrgeräusch-Beschleunigungen, z.B. 4g, liegende proportionale konstante Spannung zur negativen Bewertung auf den nichtinvertierenden Eingang von Verstärker 53 zugeführt.

Um den Nullpunkt des Integrators auf die gemeinsame Referenz 20 zu beziehen, v/ird die Bewegung des Verstärkers 5 3 mittels Verstärker 54, V/iderstand 57 und Diode 58 auf Potential der Referenzspannung 20 hochgehalten. Durch die fortwährende Integration von z.B. 4g wird der Integratorausgang (Ausgang Verstärker 53) bei normalen Fahrgeräuschbeschleunigungen auf Potential der Referenzspannung 20 niedergehalten.

Durch diese Maßnahmen ist sowohl das Problem der Unterdrükkung der normalen Fahrgeräusch-Beschleunigungen als auch das Integrationskonstantenproblem gelöst.

Fernerhin ist sichergestellt, daß die Rückstellung des Integrators 53 nach negativen Beschleunigungen sehr schnell erfolgt und somit eine Verfälschung der Funktion des Sensors bei Heckaufprall mit nachfolgendem Frontälaufprall, wie er bei Massenkollisionen typisch ist, vermieden wird.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

.Sensor zur /Uislösung passiver Sicherheitssysteme, wie Luftkissen, Curtstrammer o."I. Systeme, beim Aufprall von Fahrzeugen, iriit einem Beschleunigungen bzw. Krafteinwirkungen in elektrische signale umformenden elektromechanischen Wandler, der nur innerhalb νorbestirruribarer Grenzwerte ein Auslösesignal abgibt, gekennzeichnet durch einen die Crenr.wcrto im 5inne einer bipolaren unsymmetrischen begrenzung der elektrischen Signale des handlers bewirkenden Verst'irkerschaltkreis (24), eine von einer Bord- oder Notspannungsquelle (21,22) gespeiste, eine als bezugsgröße dienende Referenzspannung liefernde Referenzspannungsquelle (2G) und durch einen den äensorausgang (λ_λ, nj bei Störungen der Spannungsversorgung und/oder der Spannungsverhültnisse in der Sensorschaltung abschaltenden Bordspannungssensor (3C).

Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Bord- oder Notspannungsquelle (21,22) gespeiste Referenzspannungsquelle (?G) zur Darstellung des Referenzmaßstabes mit allen bewegungselementen des Sensors (30,40,50,70) verbindbar ist und daß der bordspannungssensor (3Q), der zur Veraeidung von Fehlauslösuncen bei indifferen ten Spannungsverh"ltnissen oder durch Unterschrriten der iiindestbetriebsspannung die- bordspannung mit der Referenzspannung vergleicht, einen elektronischen Schalter (73) betätigt, aer Cr η besasorausgang (A.,,A„) abschaltet, indrtn ein dein Ausgang des Sensors darstel

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lender Komparator (7") passiviort wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkerschaltung 24 aus einem parallel geschalteten, rnonolitischen Sperrschichtfeldeffekttransistorpasr (41^1, 42.1) besteht, dessen erster Transistor (41.1) rnit seiner Quelle mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Verstärkers(?4.1) und dessen zweiter Transistor (42. Ό mit seiner uuellf mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers (24.1) verbunden ist und deren Senkenelektrode^ am positiven t-otential der bordspannungsquelle (21) liegen, daß die Steuerelektrode des ersten Transistors (41.1) über den elektromechanischen Wandler (43). mit dem Spannungsteiler (40,41,42) verbunden ist, daß die Steuerelektrode des zweiten Transistors (42.1) mit dem Ausgang des Verstärkers (24»1) verbunden ist und daß der Verstärker (24.1) eine mit seinem Ausgang verbundene Diode (CI) aufweist»

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3 dadurch g e kennzeichnet , daß das beschleunigungsabhängige Jignal über einen Spannungsteiler (40,41,42) dem nichtinvertierenden Eingang eines Integrators (^3) zuführbar ist, und daß das am ausgang des Verstärkers (24.1) abnehraöare Signal sowohl dem invertierenden Eingang des Integrators (5 3) als auch bei Überschreitung eines mittels des Spannungsteilers (40,41,42) einstellbaren Höchstwertes über die Diode (61) im Sinne einer Änderung der Spannung der Referenzspannungsquelle (2G) zuführbar ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur schnellen Rückstellung des Integrators (53) dessen Ausgang mit dem nicht-

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invertierenden Eingang einns Verstärkers (54) verbunden ist, daß am invertierenden Eingang des Verstärkers (54) das Potential der Referenzspannungsqurlle (?C) einspeisbar ist und daß der Ausgang des V-: rst'irkers (54) über einen Widerstand (57) und eine Diode (5^r) auf den invertierenden Eingang des Integrators (53) rückführbar ist.

€. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß für jeden Fahrzeuginsassen ein Komparator (71,74) vorgesehen ist, daP die nichtinvertierenden Eingänge der Komparatoren (7^,74) in Bezug auf das am Integratnr?.usgeng (Γ3) anliegende Signal parallel geschaltet sind, daß ihre invertierenden Eingänge in bezug auf das den Schwellwert definierende Referenzsignal von der Keferenzspcnnungsquelle (20) parallel geschaltet sind, sowie daß zur früheren Durchschaltung des Komparators (74) für die Beifahrer bzw« übrigen Insassen des fahrzeuges das Potential am invertierenden Eingang des Komparators (74) durch einen Spannungsteiler (7?.,79.1) gegenüber dem ebenfalls durch einen Spannungsteiler (77,77.1) bestimmten Potential am invertierenden Eingang des Komparator^ (71) für den Fahrer höher liegt.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen ? bis C, dadurch gekennzeichnet , daß die Referenzspannungs— quelle (20) sowohl aus dem bordnetz (21) als aurh aus der Notversorgung (?2) des Sensors (10) einspr.isLar xst.

^p. Einrichtung n?ch den Ansprüchen ? bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß am Bordspannuncjssensor (3C) am nichtinvcrtierenden Eingang dos ersten Komparators (3") das über einen Spannungsteiler (35,3G) anstehende Eordspönnungspotential anliecjt unJ am invertierenden Eingang das Refcrenzspannui^spotcntiol über

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einen Spannungsteiler (33,34) aus der Referenzspannungsquelle (20) ansteht, sowie daß dieses Potential dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators (32) zuführbar ist, und daß seinem invertierenden Eingang das Ausgangssignal des ersten Komparators (31) zuführbar ist, sowie daß das Ausgangssignal des Bordspannungssensors (30) einem elektronischen Schalter (79) zur Abschaltung des Sensorausganges zuführbar ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis B, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungssensor (30) als erst nach Ablauf einer vorwählbsren Zeit den Sensor betriebsbereit schaltender Totzeitschalter ausgebildet ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß am Ausgang des ersten Komparators (31) ein RC-Glied (37,3B) derart eingefügt wird, daß der Widerstand (37) des RC-Gliedes (37,3F-) mit der Referenzspannungsquelle (20) verbunden ist und der Kondensator (38) mit dem negativen P χ (26) der Bordspannungsquelle (21) verbunden ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 10,dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des zweiten Komparators (32) des Bordspannungssensors (30) einen Schalttransistor (79) durchschaltet, über dessen Kollektor-Emitterstrecke der invertierende Eingang des der Aktivierung bzw. Passivierung des Auslöseschalt- ■ kreises dienenden Komparators (71) bzw. bei Verwendung mehrerer Komparatoren (71,74), deren invertierende Eingänge über den Schalttransistor (79) mit dem negativen Pol (26) der Bordspannungsquelle (21) verbindbar sind·

•) Bord-

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Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Komparator (71,74) einzeln über seinen invertierenden eingang mit einem Schalttransistor (79,BO) verbindbar ist.

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