DE29822611U1 - Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs

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Description

GR 98 G 5961 DE
1
Beschreibung
Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs
5
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs gemäß Oberbegriff von Schutzanspruch 1.
Eine bekannte Vorrichtung (WO 94/11223) enthält einen druckempfindlichen Sensor in einer fahrzeugrandseitig angeordneten Kammer zum Erkennen einer durch einen Aufprall hervorgerufenen Druckänderung in der Kammer sowie eine Auswerteeinheit zum Auswerten des aufgenommenen Druckes.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem ausreichend starken Aufprall eine rasche Auslösung des Insassenschutzmittels zu erzielen sowie eine Fehlauslösung zu verhindern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Schutzanspruches 1. Dabei ist fahrzeugrandseitig ein Beschleunigungssensor zum Aufnehmen einer Fahrzeugquerbeschleunigung angeordnet. Zur Erkennung eines Seitenaufpralls wird also dem druckempfindlichen Sensor ein weiterer einen Aufprall erkennender Sensor zur Seite gestellt, der jedoch einen Aufprall aufgrund eines anderen physikalischen Meßprinzips erkennt. Damit ist die Gefahr einer Fehlauslösung bei Ausfall eines der beiden Sensoren minimiert. Ein Auslösen des zugehörigen Insassenschutzmittels findet regelmäßig nur dann statt, wenn beide Sensoren aufprallsignifikante Sensorsignale liefern. Dabei wird das Insassenschutzmittel also nicht ausgelöst, wenn beispielsweise die Fahrzeugseitentür beim Öffnen stark deformiert wird und deshalb der Drucksensor eine Druckänderung in der Kammer 'Fahrzeugtüre' erkennt. Die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist jedoch derart gering, daß eine zur Auswertung vorgesehene Auswerteeinheit aus der Querbeschleunigung keinerlei Aufprallzustandsinformation ermitteln kann, die ein
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Auslösen beispielsweise eines Seitenairbags rechtfertigen würde. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß nun einzelne Crasharten schneller zu einem Auslösen des zugeordneten Insassenschutzmittels führen können. Trifft beispielsweise ein Pfahl die zwischen Vorder- und Rücktüre des Fahrzeugs angeordnete B-Säule, so erfolgt nur eine relativ geringe Seitentürdeformation. Dementsprechend kann nur ein Drucksignal mit entsprechend gering ausgebildeter Amplitude empfangen werden, welches erst zu relativ späten Zeitpunkten sein Maximum erreicht und damit ein Auslösekriterium erfüllt. In diesem Fall wird der Beschleunigungssensor bereits zu relativ früheren Zeitpunkten ab Aufprallbeginn ein starkes signifikantes Beschleunigungsaufprallsignal erkennen, so daß nun ein Aufblasen des Seitenairbags wesentlieh früher eingeleitet werden kann. Für unterschiedliche Aufprallarten bildet eine Kombination von Druckerkennung und Beschleunigungserkennung bei einem Seitenaufprall den bestmöglichen Schutz für den Insassen durch eine äußerst frühzeitige Aufprallerkennung wie auch durch das Erkennen eines Sensordefektes und ein folgendes Sperren einer Airbagauslösung. Ein Aufprall eines Pfahls gegen eine Seitentüre ruft aufgrund der geringen eindringenden Masse und der wenig versteiften Fahrzeugkarosserie nur ein schwaches Querbeschleunigungssignal im Fahrzeugzentrum hervor. Bei dieser Aufprallart erkennt jedoch der druckempfindliche Sensor innerhalb äußerst kurzer Zeit ab Aufprallbeginn einen zum Auslösen signifikanten Aufprall. Durch die fahrzeugrandseitige Anordnung des Beschleunigungssensors, d.h. vorzugsweise an/nahe an einem Fahrzeugseitenteil, wird jedoch auch bei einem derartigen Aufprall zu frühen Zeitpunkten ein - wenn auch nur schwaches - Signal erkannt, das im folgenden als Bestätigung für das aufprallsignifikante Drucksignal verwendet werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Auswerteeinheit bei der Bewertung des aufgenommenen Drukkes und der aufgenommenen Querbeschleunigung folgende Klassifizierung vornimmt: Anhand der Auswertung des Druck- und des
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Beschleunigungssignals wird je Signal die Einordnung des Aufpralls in folgende drei Klassen vorgenommen:
1. Kein Aufprall
2. Aufprall erkannt, jedoch keine Aussage darüber, ob der
Aufprall ausreichend schwer ist, um das Insassenschutzmittel auszulösen (Safing-Funktion) und 3. Zum Auslösen ausreichend starker Aufprall erkannt.
Die Auswerteeinheit liefert die Bewertung des vorliegenden Druck- und/oder Beschleunigungssignals in Form einer Aufprallzustandsinformation an die zugeordnete Zündeinheit. In vorteilhafter Weise löst die Zündeinheit das zugeordnete Insassenschutzmittel aus, wenn entweder aufgrund der Auswertung der Beschleunigung ein Aufprall erkannt wurde, der ein Auslösen des Insassenschutzmittels rechtfertigt und gleichzeitig das Drucksignal auf einen vorliegenden Aufprall schließen läßt. Alternativ wird das Insassenschutzmittel ausgelöst, wenn das Drucksignal auf einen zum Auslösen ausreichend starken Aufprall schließen läßt und gleichzeitig anhand des Beschleunigungssignals zumindest ein Aufprall erkannt wird. Durch diese Art der Sensorsignalverarbeitung wird offengehalten, welcher der beiden Aufprallsensoren die eigentliche Auslöseentscheidung letztendlcih trifft. Der jeweils andere Sensor muß dann zum Herbeiführen eines Auslösens die Funktion eines Safing-Sensors übernehmen und eine Mindeststärke in seinem Signal sehen, die zumindest für das Vorhandensein eines Aufpralls spricht. Alleine durch diese freie Auslösegestaltung lassen sich alle unterschiedlichen Seitenaufprallarten schnell erkennen und führen frühzeitig zu einer Auslösung des Insassenschutzmittels.
Dabei ist erforderlich, daß der Beschleunigungssensor fahrzeugrandseitig angeordnet ist. Damit wird eine wenn auch in ihrer Signalamplitude geringe Beschleunigung bei stark invasiven Aufprallarten mit kleiner Eindringfläche erkannt, so daß der Beschleunigungssensor zumindest als Safing-Sensor
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verwendet werden kann und frühzeitig ein Signal liefert. Andererseits wird der Beschleunigungssensor gerade bei Aufpralltreffern mit nur geringer Überdeckung der Fahrzeugtüre, also bei Aufpralltreffern auf starre Karosseriebestandteile wie Säulen und Querträger zu frühen Zeitpunkten ein signifikantes Signal liefern, das dann ein Auslösen des Insassenschutzmittels einleiten kann. Nichtsdestotrotz liefert der Drucksensor bei diesen Aufprallarten bereits zu frühen Zeitpunkten ein Druckanstiegsignal wenn auch mit geringer Amplitude, die jedoch in jedem Fall hinreichend ist für eine Verwendung des Drucksensors als Safing-Sensor. Durch die Erfindung wird der Schutz für den Insassen hinsichtlich kurzer Auslösezeiten und sicherer Auslöseentscheidungen bei vielen unterschiedlichen Aufprallarten erhöht, wobei gleichzeitig die Gefahr einer Fehlauslösung durch Ausfall eines Sensors oder der falschen Bewertung eines einzigen Sensorsignals vermieden wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine räumliche Anordnung der bei der Erfindung verwendeten Sensoren in einem Kraftfahrzeug, und Figur 3 eine Zündeinheit,
Figur 4, 5 Beschleunigungs- und Drucksignalverläufe bei unterschiedlichen Aufprallarten.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der Erfindung mit einem Drucksensor 1, einem Beschleunigungssensor 2, einer Auswerteeinheit 3, einer Zündeinheit 4, einem Insassenschutzmittel 5 und einer Datenleitung 6. Der Drucksensor 1 liefert ein
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Drucksignal &rgr; an die Auswerteeinheit 3. Der Beschleunigungssensor 2 liefert ein Beschleunigungssignal g an die Auswerteeinheit 3. Der Drucksensor 1 ist vorzugsweise als Luftdrucksensor ausgebildet und in einer mit Luft gefüllten Kammer fahrzeugrandseitig angeordnet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 1 dabei in einem Fahrzeugseitenteil, wie der Fahrzeugtüre angeordnet. Dabei kann der Raum zwischen Türinnenverkleidung und Türaußenhaut als Kammer dienen. Wesentlich für die Anordnung des Drucksensors 1 ist, daß das Medium, in dem er angeordnet ist, bei einem Seitenaufprall eine signifikante Druckänderung erfährt. Dabei ist nicht erforderlich, daß die Kammer hermetisch abgeschlossen ist.-Vielmehr sind langsame Druckänderungen, die z.B. durch Temperaturschwankung verursacht werden, innerhalb der Kammer erlaubt. Die Druckänderungen dürfen jedoch nicht im Millisekundenbereich, der den Zeitbereich für ein signifikantes Aufprallsignal darstellt, ausgeglichen werden. Die Kammer kann auch mit einem anderen Medium als Luft gefüllt sein, beispielsweise mit einer Flüssigkeit etc.. Wesentlich ist, daß die Kammer bei einem Seitenaufprall eine Deformation erfährt und sich diese Deformation in einem Druckanstieg des Kammerinnendrucks äußert.
Der Beschleunigungssensor 2 kann nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien arbeiten und dabei als piezoelektrischer, piezoresistiver oder kapazitiver Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit 3 ist vorzugsweise ein Mikroprozessor und ist ebenfalls fahrzeugrandseitig angeordnet. Die Auswerteeinheit 3 kann aber auch als Schaltung mit vorzugsweise integrierten Bauelementen ausgebildet sein etc.
Dabei können Beschleunigungssensor 2 und Auswerteeinheit 3 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Vorzugsweise ist auch der Drucksensor in diesem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse dann ein Druckübertragungselement für die Übertragung von Druckänderungen zum Drucksensor hin enthält. Die Auswerteeinheit 3 wertet die gelieferte Beschleunigung g und den gelieferten Druck &rgr; aus. Enthält die Auswerteeinheit 3 nur einen einzigen Prozessor, so wird die algorith-
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mische Auswertung der Sensorsignale durch einen Quasi-Parallelbetrieb dieses Mikroprozessors erreicht. Die Auswerteeinheit kann aber auch zwei Prozessoren enthalten, je einer zur Auswertung eines einzigen Sensorsignals. Jeder Prozessor kann dann über eine eigene Datenleitung mit der Zündeinheit verbunden sein oder an einen gemeinsamen Datenbus zur Anbindung an die Zündeinheit angeschlossen sein.
Dem Mikroprozessor vorgeschaltet oder im Mikroprozessor als Software realisiert ist vorzugsweise ein Tiefpaßfilter zur Glättung jedes Sensorsignals. Im folgenden ist für die Auswertung des Drucksignals &rgr; wie auch für die Auswertung des Beschleunigungssignals g je eine algorithmische Verarbeitungsvorschrift in der Auswerteeinheit abgespeichert, die bei Überschreiten eines Minimaldruckes bzw. einer Minimalbeschleunigung ausgeführt wird. Jede Verarbeitungsvorschrift hat zum Ziel, eine Aufprallzustandsinformation zu liefern, die besagt, ob das Drucksignal bzw. das Beschleunigungssignal derart ausgebildet sind, daß ein Auslösen des zugeordneten Insassenschutzmittels erforderlich ist. Die Verarbeitungsvorschriften für Druck- und Beschleunigungssignal unterscheiden sich dabei voneinander, da unterschiedliche physikalische Größen gemessen werden, die sich bei demselben Aufprall unterschiedlich verhalten. Die Verarbeitungsvorschriften führen z.B. Schwellwertvergleiche durch oder ermitteln die Steilheit des Signals. Weiterhin enthält die Auswerteeinheit 3 weitere Verarbeitungsvorschriften, die als Ergebnis eine Aufprallzustandsinf ormation liefern, die besagt, ob überhaupt ein Aufprall vorliegt. Diese Verarbeitungsvorschriften ergeben eine sogenannte Safing-Funktion. Ziel dieser Verarbeitungsvorschrift ist also nicht, einen zum Auslösen ausreichend starken Aufprall zu erkennen und den bestmöglichen Zündzeitpunkt anzugeben, sondern zu einem möglichst frühen Zeitpunkt die Aussage treffen zu können, ob ein Aufprall irgendeiner Art, der nicht unbedingt zu einem Auslösen des zugeordneten Schutzmittels führen muß, vorliegt oder nicht. Dabei wird vorzugsweise das tiefpaßgefilterte Sensorsignal mit einem
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Schwellwert verglichen und bei Überschreiten des Schwellwerts die entsprechende Aufprallzustandsinformation abgesetzt. Auch hierbei unterscheiden sich die Verarbeitungsvorschriften für das Drucksignal von den Verarbeitungsvorschriften für das Beschleunigungssignal.
Die Auswerteeinheit 3 enthält also zumindest vier sich voneinander unterscheidende Verarbeitungsvorschriften, wobei sich die Verarbeitungsvorschriften für Druck- und Beschleunigung voneinander unterscheiden, wie auch die Verarbeitungsvorschriften für die Auslösefunktion und die Safing-Funktion. Als Ergebnis kann die Auswerteeinheit 3 demzufolge vier Aufprallzustandsgrößen AZFl bis AZF4 liefern. Die Auswerteeinheit 3 kann aber auch mehr als vier Aufprallzustandsgrößen liefern, sofern sies für die Auslösung des Insassenschutzsystems dienlich ist.
Gemäß Figur 1 ist die Auswerteeinheit 3 über eine Datenleitung 6 mit der Zündeinheit 4 verbunden. Eine Zündeinheit 4 ist beispielhaft in Figur 3 dargestellt. Die Zündeinheit 4 enthält eine physikalische Schnittstelle 41 sowie eine logische Schnittstelle 42 zum Entschlüsseln der in codierter Form übertragenen Datensignale AZFl bis AZF4. Die logische Schnittstelle kann dabei ebenfalls als Mikroprozessor ausgebildet sein und weitere Verarbeitungsroutinen übernehmen. Gemäß Figur 3 ist ein dem Insassenschutzmittel - z.B. einem Seitenairbag oder einem Kopfairbag - zugeordnetes Zündelement 51 über Leitungen und zwei Leistungsstufen 43 und 44 mit einer Energiequelle UBat verbunden. Die Schnittstelle 42 steuert über Zündsignale fl und f2 die Leistungsstufen 43 und 44 bei einem Aufprall leitend. Dabei wird beispielsweise von der Schnittstelle 42 das Zündsignal fl erzeugt, wenn die zweite oder vierte Aufprallzustandsinformation AZS2 oder AZS4 von der Auswerteeinheit 3 übermittelt wird, d.h. diejenigen Aufprallzustandsinformationen AZS, die ein Zünden des Insassenschutzmittels 5 fordern. Das Zündsingal f2 wird immer dann ausgegeben, sobald die Schnittstelle 42 die erste oder die
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dritte Aufprallzustandsinformation AZS 1 oder AZS3 von der Auswerteeinheit 3 geliefert bekommt. Diese Aufprallzustandsinformationen AZS besagen, daß zumindest ein Aufprall irgendeiner Art erkannt wird und ergeben sich beispielsweise durch einen Schwellwertvergleich der aufgenommenen Beschleunigung oder des aufgenommenen Drucksignals mit einem relativ niedrig angesetzten Schwellwert. Die Schnittstelle 42 ist dabei derart ausgebildet, daß das Zündsignal. f2 auf einer Druckauswertung beruhen muß, wenn das Zündsignal fl auf einer Beschleunigungsauswertung beruht und umgekehrt. Die Zündeinheit 4 kann ebenfalls gemeinsam mit der Auswerteeinheit 3 fahrzeugrandseitig angeordnet sein, vorzugsweise in demselben Gehäuse.
Figur 2 zeigt ein symbolisch dargestelltes Kraftfahrzeug in der Seitenansicht, aus der die Anordnung der Sensoren 1 und hervorgeht. Dabei ist jeweils ein Drucksensor 1 in den Fahrzeugseitentüren angeordnet. An den Fahrzeugschwellern der A- und der B-Säule sind die Beschleunigungssensoren 2 angeordnet. Dabei ist jeder Fahrzeugtüre eine eigene Auswerteeinheit zugeordnet. Jede Sensorkombination aus Beschleunigungssensor und Drucksensor einer Fahrzeugtüre ist damit für das Auslösen des dieser Fahrzeugtüre bzw. des diesem Fahrzeugsitz zugeordneten Insassenschutzmittels verantwortlich.
Die Figuren 4 und 5 zeigen beispielhafte Signalverläufe eines aufgenommenen Druckes &rgr; und einer aufgenommenen Beschleunigung g über der Zeit auf einheitliche Bezugsgrößen nomiert. Figur 4 zeigt dabei aus einem Seitenaufprall mit hoher Aufprallgeschwindigkeit resultierenden Signalverläufe, Figur 5 dagegen Signalverläufe resultierend aus einem Pfahlaufprall auf die B-Säule. Dabei wird deutlich, daß bei dem Aufprall nach Figur 4 zunächst die Aufprallzustandsinformation AZFl, also das Safing-Signal beruhend auf der Beschleunigungsauswertung geliefert wird, nachfolgend die Aufprallzustandsinformation AZF2, die die Auslöseentscheidung beruhend auf der Druckauswertung liefert. Bei dem Aufprall nach Figur 5 dage-
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gen reicht ein geringer Druckanstieg aus, um die Aufprallzustandsinformation AZF3 zu liefern, also das Safing-Signal beruhend auf der Druckauswertung, wohingegen kurze Zeit später die Aufprallzustandsinformation AZF4 geliefert wird, die auf der algorithmischen Beschleunigungsauswertung beruht und den Aufprall als ausreichend stark zum Auslösen eingestuft hat. Signifikant ist, daß bei dem Aufprall nach Figur A eine Auslöseentscheidung aufgrund der algorithmischen Auswertung der Beschleunigung erst zu einem wesentlich späteren Zeitpunkt
zum Zünden geführt hätte. Dagegen hätte bei dem Aufprall gemäß Figur 5 eine algorithmische Auswertung des Drucksignals aufgrund seines geringen Pegels gegebenenfalls erst zu einem späten Zeitpunkt zum Auslösen geführt.

Claims (10)

GR 98 G 5961 DE 10 Schutzansprüche
1. Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs,
- mit einem druckempfindlichen Sensor (1) zum Erkennen einer durch einen Aufprall hervorgerufenen Druckänderung in einer fahrzeugrandseitig angeordneten Kammer, und
- mit einer Auswerteeinheit (3) zum Auswerten des aufgenommenen Druckes (p), dadurch gekennzeichnet, - daß fahrzeugrandseitig ein Beschleunigungssensor (2) zum Aufnehmen einer Fahrzeugquerbeschleunigung (g) angeordnet ist,
- daß die Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist zum Auswerten der aufgenommenen Querbeschleunigung (g), und - daß eine Zündeinheit (4) vorgesehen ist zum Steuern des Insassenschutzmittels (5) abhängig von dem ausgewerteten Druck (p) und der ausgewerteten Beschleunigung (g).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (3) fahrzeugrandseitig angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist zum Ausgeben
einer ersten Aufprallzustandsinformation (AZSl), die geliefert wird, wenn eine Beschleunigungsänderung erkannt wird, und
einer zweiten Aufprallzustandsinformation (AZS2), die geliefert wird, wenn eine zum Auslösen des Insassenschutzmittels
(5) ausreichende Druckänderung erkannt wird,
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist zum Ausgeben
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einer dritten Aufprallzustandsinformation (AZS3), die geliefert wird, wenn eine Druckänderung erkannt wird, und einer vierten Aufprallzustandsinformation (&Agr;&Zgr;&Xgr;4), die geliefert wird, wenn eine zum Auslösen des Insassenschutzmittels (5) ausreichende Beschleunigungsänderung erkannt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinheit (4) zum Auslösen des Insassenschutzmittels
(5) ausgebildet ist, wenn die erste und die zweite Aufprallzustandsinformation (AZSl, AZS2)vorliegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinheit (4) zum Auslösen des Insassenschutzmittels (5) ausgebildet ist, wenn die dritte und die vierte Aufprallzustandsinformation (AZS3, AZS4)vorliegen.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinheit (4) zum Auslösen des Insassenschutzmittels (5) ausgebildet ist, wenn die erste und die zweite Aufprallzustandsinformation (AZSl, AZS2) oder die dritte und die vierte Aufprallzustandsinformation (AZS3, AZS4) vorliegen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinheit (5) in einem entfernt von der Auswerteeinheit (4) angeordnet ist, daß die Auswerteeinheit (4) über eine Datenleitung (6) mit der Zündeinheit (5) verbunden ist, und daß die Auswerteinheit (4) zum Übertragen der Aufprallzustandsinformationen (AZS) in codierter Form ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (1), der Beschleunigungssensor (2) und die Auswerteeinheit (4) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je Fahrzeugtüre ein Drucksensor (I] und ein Beschleunigungssensor (2) vorgesehen sind.
DE29822611U 1998-12-18 1998-12-18 Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels eines Fahrzeugs Expired - Lifetime DE29822611U1 (de)

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