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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kollisionserfassungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, welche ein Kollisionssignal ausgibt, um eine Passagierschutzeinrichtung
für ein
Fahrzeug, wie z.B. einen Airbag, bei einer Kollision des Fahrzeugs
zu starten.
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Eine
Kollisionserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 2 ist aus der WO 00/13944 bekannt.
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Was
die Kollisionserfassungsvorrichtung betrifft, zu der die vorliegende
Erfindung gehört,
ist, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 4-176757
beschrieben, ein Typ bekannt, welcher ein Integriermittel umfasst,
um die Ausgabe von einem Beschleunigungssensor kumulativ zu integrieren, wenn
die Ausgabe ein bestimmtes Berechnungsstartniveau infolge einer
Kollision des Fahrzeugs überschreitet,
wobei die Kollisionserfassungsvorrichtung ein Kollisionssignal ausgibt,
wenn ein von dem Integriermittel berechneter kumulativer Integralwert einen
bestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Nebenbei
bemerkt gibt es viele Arten einer Fahrzeugkollision abhängig von
den Kollisionszuständen:
Beispielsweise eine normale Kollision, bei welcher eine Verzögerung,
d.h. eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs auf der negativen
Seite infolge eines Aufprallabsorptionseffekts, welcher durch die
Verformung oder Bruch des Fahrzeugs oder eines Objekts, gegen welches
das Fahrzeug prallt, unmittelbar nach der Kollision allmählich erhöht wird
(nachfolgend einfach als "normale
Kollision" bezeichnet),
und eine schwere Kollision, bei der eine große Verzögerung, d.h. eine negative
Beschleunigung, plötzlich
für eine
sehr kurze Zeit stattfindet infolge der Tatsache, dass aus irgend
einem Grund kaum eine Absorption des Aufpralls unmittelbar nach
der Kollision stattfindet (nachfolgend einfach als "starre Kollision" (rigid collision)
bezeichnet).
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Beispielsweise
ist im Falle eines Kraftrads stellvertretend für das Fahrzeug ein Beschleunigungssensor
häufig
an einem vorderen Endabschnitt einer Vorderradgabel angebracht,
wie in 5 gezeigt (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. Hei 11-278342). Wenn ein Vorderrad des Kraftrads gegen eine
relativ niedrige starre Wand prallt, wie in 5 gezeigt,
wird eine Aufprallenergie in dem Fahrzeugkörper kaum absorbiert, um die "starre Kollision" zu bewirken. Wenn
andererseits ein an einer relativ hohen Position angeordneter Abschnitt
des Kraftrads gegen ein entgegengesetztes Fahrzeug prallt und dadurch
beide Fahrzeuge verformt werden oder kaputt gehen, wird eine Aufprallenergie
durch einen Aufprallabsorbtionseffekt infolge der Verformung oder
Bruchs der Fahrzeuge absorbiert, um die "normale Kollision" zu bewirken.
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Gemäß einem
Fahrzeug der verwandten Technik wird jedoch, da der Schwellenwert
auf einen konstanten Wert eingestellt ist, welcher der "normalen Kollision" entspricht, selbst
dann, wenn in dem Fall der "starren
Kollision" unmittelbar
nach der Kollision rasch eine große Verzögerung auftritt, kein Kollisionssignal
ausgegeben, bis ein kumulativer Integralwert der Ausgabe von dem
Beschleunigungssensor den Schwellenwert erreicht, was Unannehmlichkeit
bereitet, da die Kollisionsbestimmung und dadurch der Betrieb einer
Passagierschutzeinrichtung verzögert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf das Vorangehende
und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kollisionserfassungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, welche das oben beschriebene Problem der
Vorrichtung der verwandten Technik lösen kann, indem sie die Kollisionsbestimmung
mit einer hohen Empfindlichkeit ungeachtet des Zustands und der
Schwere einer Kollision genau durchführt.
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Dieses
Ziel wird durch eine Kollisionserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug
gemäß Anspruch 1
erreicht.
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Es
ist eine Kollisionserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen,
welche umfasst: einen Beschleunigungssensor zur Erfassung einer
Beschleunigung bei einer Kollision des Fahrzeugs, ein Integriermittel
zum kumulativen Integrieren einer Ausgabe von dem Beschleunigungssensor,
wenn die Ausgabe ein bestimmtes Berechnungsstartniveau überschreitet,
und ein Kollisionserfassungsmittel zur Ausgabe eines Kollisionssignals,
wenn ein von dem Integriermittel berechneter kumulativer Integralwert einen
Schwellenwert überschreitet.
Die Kollisionserfassungsvorrichtung umfasst ein Differenziermittel zum
Differenzieren der Ausgabe von dem Beschleunigungssensor und ein
Korrekturmittel zur Korrektur des Schwellenwerts auf der Basis eines
von dem Differenziermittel berechneten Differenzialwerts.
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Mit
dieser Konfiguration wird in dem Fall der normalen Kollision, bei
der ein Aufprallabsorptionseffekt infolge einer Verformung des Fahrzeugkörpers oder
dgl. einigermaßen
erwartet werden kann, ein Kollisionssignal von dem Kollisionserfassungsmittel ausgegeben,
wenn der von dem Integriermittel berechnete kumulative Integralwert
einen Schwellenwert überschreitet.
Unterdessen kann im Fall der starren Kollision, bei der rasch eine
Verzögerung
(negative Beschleunigung) des Fahrzeugkörpers stattfindet, da der Absolutwert
des Ausgabedifferenzialwerts von dem Beschleunigungssensor größer wird, der
Schwellenwert derart korrigiert werden, dass die Erfassungsempfindlichkeit
des Kollisionserfassungsmittels erhöht wird, sodass ein Kollisionssignal
von dem Kollisionserfassungsmittel basierend auf dem korrigierten
Schwellenwert frühzeitig
ausgegeben werden kann. Folglich kann für die starre Kollision schnell
eine Kollisionsbestimmung durchgeführt werden. Da die Kollisionsbestimmung
mit einer hohen An sprechempfindlichkeit ungeachtet des Zustands der
Kollision (d.h. selbst wenn eine Verzögerung rasch ansteigt) genau
durchgeführt
werden kann, kann als Ergebnis die Startzeit der Passagierschutzeinrichtung
auf der Basis der Kollisionsbestimmung zu jeder Zeit optimal gesteuert/geregelt
werden.
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Ferner
speichert das Korrekturmittel den normalen Schwellenwert und einen
Korrekturschwellenwert, welcher auf die Seite gesetzt ist, um eine
Erfassungsempfindlichkeit des Kollisionserfassungsmittels höher zu machen
als die für
einen normalen Schwellenwert, und das Korrekturmittel führt die
Korrektur durch, indem der Korrekturschwellenwert anstelle des normalen
Schwellenwerts ausgewählt wird,
wenn der Differenzialwert einen bestimmten Wert überschreitet. Mit dieser Konfiguration
ist es möglich,
den Schwellenwert zu korrigieren, ohne eine spezielle Berechnung
zu benötigen,
und folglich die Steuerung/Regelung zu vereinfachen.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 eine
schematische Ansicht ist, welche die Gesamtkonfiguration eines Kraftrads
zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
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2 ein
Steuer/Regelblockdiagramm gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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3 ein
Zeitdiagramm ist, welches einen Änderungszustand
von einer Beschleunigung und einer kumulativen Beschleunigung nach
einer Kollision in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 ein
Zeitdiagramm ist, welches einen Änderungszustand
von einer Beschleunigung und einer kumulativen Beschleunigung nach
einer Kollision in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5 ein
Diagramm ist, welches Zustände einer
normalen Kollision und einer starren Kollision des Kraftrads veranschaulicht.
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In
den beigefügten
Zeichnungen ist 1 eine schematische Ansicht,
welche die Gesamtkonfiguration eines Kraftrads zeigt, bei dem die
vorliegende Erfindung angewendet wird; ist 2 ein Steuer/Regelblockdiagramm
gemäß der vorliegenden
Erfindung; ist 3 ein Zeitdiagramm, welches
einen Änderungszustand
von einer Beschleunigung und einer kumulativen Beschleunigung nach
einer Kollision in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt; ist 4 ein Zeitdiagramm, welches
einen Änderungszustand
einer Beschleunigung und einer kumulativen Beschleunigung nach einer
Kollision in einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist 5 ein Diagramm,
welches Zustände
einer normalen Kollision und einer starren Kollision des Kraftrads
veranschaulicht.
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Zuerst
auf 1 Bezug nehmend ist dort ein Kraftrad V gezeigt,
stellvertretend für
ein Fahrzeug, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Ein Kopfrohr 1 ist an einem vorderen Körper des Kraftrads V befestigt
und eine Lenkwelle 3 ist an dem Kopfrohr 1 drehbar
angebracht und an diesem abgestützt.
Ein Lenker 2 ist mit dem oberen Ende der Lenkwelle 3 verbunden
und ein Basisendabschnitt einer Vorderradgabel 4 ist an
dem unteren Ende der Lenkwelle 3 befestigt. Ein Vorderrad
Wf ist an einem vorderen Endabschnitt der Vorderradgabel 4 drehbar gelagert.
Ein Beschleunigungssensor S zur Erfassung einer Beschleunigung,
welche auf das Fahrzeug ausgeübt
wird, wenn das Kraftrad V eine Kollision hat, ist an dem vorderen
Endabschnitt der Vorderradgabel 4 oder seiner Umgebung
(Vorderachse in dem in der Figur gezeigten Beispiel) befestigt.
Es ist zu bemerken, dass die Struktur zur Befestigung des Sensors
S an der Vorderradgabel 4 dieselbe ist wie eine bekannte
Struktur, welche beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. Hei 11-278342 beschrieben ist und deren Beschreibung weggelassen
wird.
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Eine
Ausgabe G (beispielsweise eine Ausgangsspannung) des Beschleunigungssensors
S entspricht einem Wert einer zu erfassenden Beschleunigung. Ein
positiver (+) Wert der Ausgabe G bedeutet eine positive Beschleunigung
und ein negativer (–)
Wert der Ausgabe G bedeutet eine negative Beschleunigung (d.h. eine
Verzögerung).
Unmittelbar nach einer Kollision des Fahrzeugs ändert sich, wie in 3 gezeigt,
eine von dem Beschleunigungssensor S ausgegebene negative Ausgabe
G, welche eine Verzögerung
anzeigt, derart, dass sie auf der negativen Seite (kleiner als Null
der graphischen Darstellung der 3) ansteigt.
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Eine
Airbagvorrichtung AB (2) als eine Passagierschutzeinrichtung
ist an einer geeigneten Position des vorderen Körpers des Kraftrads V angeordnet.
Wie eine bekannte Airbagvorrichtung umfasst die Vorrichtung AB ein
Gasgeneratorzündmittel
F, einen Gasgenerator (nicht gezeigt), welcher durch den Start des
Zündmittels
F gezündet
wird, und einen Airbag (nicht gezeigt), welcher durch ein von dem
Gasgenerator eingeblasenes Gas ausgedehnt wird, um einen Passagier
zu schützen.
Das Gasgeneratorzündmittel
F startet in Reaktion auf ein Kollisionssignal X, welches von einer
Kollisionserfassungsvorrichtung A (später beschrieben) bei einer
Kollision des Fahrzeugs ausgegeben wird, um den Gasgenerator zu
zünden.
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Die
Kollisionserfassungsvorrichtung A umfasst den oben beschriebenen
Beschleunigungssensor S, ein Integriermittel I und ein Kollisionserfassungsmittel
C. Das Integriermittel I ist dazu ausgebildet, die Ausgabe G von
dem Beschleunigungssensor S kumulativ zu integrieren, wenn die Ausgabe
G ein bestimmtes Berechnungsstartniveau G0 überschreitet.
Das Kollisionserfassungsmittel C ist dazu ausgebildet, ein Kollisionssignal
auszugeben, wenn ein von dem Integriermittel I berechneter kumulativer
Integralwert ∑G
einen Schwellenwert α überschreitet.
In dieser Ausführungsform
umfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung A ferner ein Differenziermittel
D und ein Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H als ein Korrekturmittel.
Das Differenziermittel D ist dazu ausgebildet, die Ausgabe G von
dem Beschleunigungssensor S zu differenzieren. Das Variabler- Schwellenwert-Ausgabemittel
H ist dazu ausgebildet, den Schwellenwert α derart zu korrigieren, dass
eine Erfassungsempfindlichkeit des Kollisionserfassungsmittels C
erhöht
wird (auf der oberen Seite einer graphischen Darstellung der 3),
wenn der Absolutwert eines von dem Differenziermittel D berechneten
Differenzialwerts dG/dt höher
wird. Es ist zu bemerken, dass die meisten der Komponenten, mit
Ausnahme des Beschleunigungssensors S, der Kollisionserfassungsvorrichtung
A durch eine elektronisch gesteuert/geregelte Einheit, wie z.B.
einen Mikrocomputer, gesteuert/geregelt werden können, welcher an einer geeigneten
Position des Fahrzeugkörpers
vorgesehen ist.
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Wie
es aus 3 ersichtlich ist, ist die Ausgabe G von dem Beschleunigungssensor
S in einem Zustand unmittelbar nach einer Kollision des Fahrzeugs
negativ, da eine negative Beschleunigung, d.h. eine Verzögerung auf
das Fahrzeug ausgeübt
wird, sodass der Ausgabedifterenzialwert dG/dt und der kumulative
Integralwert ∑G
negativ werden, und entsprechend werden das Berechnungsstartniveau
G0 und der Schwellenwert α auf negative
Werte gesetzt. Zusätzlich
entspricht der Differenzialwert dG/dt dem Gradienten (Abwärtsgradient
in dem Zustand einer Verzögerungserzeugung)
der Kurve der Ausgabe G, welche in 3 gezeigt
ist.
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In
dieser Ausführungsform
korrigiert das Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H den anfänglichen
Schwellenwert α basierend
auf dem Ausgabedifterenzialwert dG/dt durch Subtrahieren des Ausgabedifferenzialwerts
dG/dt von dem konstanten Anfangsschwellenwert α, d.h. auf der Basis einer Gleichung
(α – dG/dt)
und gibt den korrigierten Schwellenwert an das Kollisionserfassungsmittel
C aus.
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Die
Funktion dieser Ausführungsform
wird unten beschrieben. Bei einer Kollision des Fahrzeugs wird der
Beschleunigungssensor S betätigt.
Wenn die Ausgabe G von dem Beschleunigungssensor S das bestimmte
Berechnungsstartniveau G0 überschreitet,
startet das Integriermittel I die kumulative Integration der Ausgabe
G. Wenn der von dem Integriermittel I berechnete kumulative Integralwert ∑G den Schwellenwert
(α – dG/dt)
auf der negativen Seite (kleiner als Null in der graphischen Darstellung
der 3) überschreitet,
gibt das Kollisionserfassungsmittel C das Kollisionssignal X an
das Gasgeneratorzündmittel
F aus. Als Ergebnis beginnt der Gasgenerator rasch ein Gas zu erzeugen,
um den Airbag schlagartig auszudehnen, um auf diese Weise einen Passagier
vor dem durch die Kollision des Fahrzeugs verursachten Aufprall
zu schützen.
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Wenn
die Kollision des Fahrzeugs die normale Kollision ist, bei der infolge
einer Verformung des Fahrzeugkörpers
oder dgl. ein ziemlicher Aufprallabsorptionseffekt erwartet wird,
wird eine negative Beschleunigung, d.h. eine Verzögerung des
Fahrzeugkörpers
relativ moderat auf der negativen Seite (kleiner als Null der 3)
ansteigen, sodass der Ausgabedifferentialwert dG/dt, welcher dem
Gradienten der Kurve entspricht, welche die Änderung bei der Verzögerung angibt,
relativ klein ist. Folglich wird ein korrigierter Betrag des ursprünglichen
Schwellenwerts α klein
mit einem Ergebnis, dass der kumulative Integralwert ∑G den Schwellenwert
(α – dG/dt) überschreitet
mit einem Zeitoptimum für
die normale Kollision.
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Unterdessen
wird in dem Fall der starren Kollision, bei der eine negative Beschleunigung,
d.h. eine Verzögerung
des Fahrzeugs rasch auf der negativen Seite (kleiner als Null in
der graphischen Darstellung der 3) auftritt,
der Ausgabedifferentialwert dG/dt relativ groß, sodass der korrigierte Betrag des
anfänglichen
Schwellenwerts α groß wird.
Folglich überschreitet
der kumulative Integralwert ∑G
den Schwellenwert (α – dG/dt)
mit einem Zeitoptimum für die
starre Kollision. Auf diese Weise ist es für die starre Kollision möglich, da
der korrigierte Betrag des anfänglichen
Schwellenwerts α relativ
zu dem für
die normale Kollision groß wird,
schnell die Kollisionsbestimmung durchzuführen. Folglich kann die Kollisionsbestimmung
genau durchgeführt
werden mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit ungeachtet des Zustands
und der Heftigkeit der Kollision (d.h. selbst wenn die Verzögerung rasch
ansteigt) mit einem Ergebnis, dass die Startzeit der Airbagvorrichtung
AB optimal basierend auf der Kollisions bestimmung zu jeder Zeit
gesteuert/geregelt werden kann.
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Außerdem wird
der kumulative Integralwert ∑G
zurückgesetzt,
um die kumulative Integration zu stoppen, wenn die Ausgabe G des
Beschleunigungssensors S nach dem Start der kumulativen Integration
zu dem Berechnungsstartniveau G0 zurückkehrt, bis
der kumulative Integralwert ∑G
den Schwellenwert überschreitet.
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4 ist
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform speichert ein Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H
als ein Korrekturmittel zur Korrektur des Schwellenwerts α auf der
Basis des Ausgabedifferentialwerts dG/dt von dem Differenziermittel
D den normalen Schwellenwert α und
einen Korrekturschwellenwert α', welcher gesetzt
wird, um die Erfassungsempfindlichkeit des Kollisionserfassungsmittels
C höher zu
machen als für
den normalen Schwellenwert α (auf
der oberen Seite einer graphischen Darstellung in 4).
Für die
normale Kollision, bei der der Ausgabedifferentialwert dG/dt von
dem Beschleunigungssensor S einen bestimmten Wert β nicht überschreitet,
gibt das Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H den normalen Schwellenwert α an das Kollisionserfassungsmittel
C aus, und für
die starre Kollision, wenn der Ausgabedifferentialwert dG/dt von dem
Beschleunigungssensor S den bestimmten Wert β überschreitet, wählt das
Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H den Korrekturschwellenwert α' anstelle des normalen
Schwellenwerts α aus
und gibt den Korrekturschwellenwert α' an das Kollisionserfassungsmittel C
aus.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist es möglich,
den Schwellenwert zu korrigieren ohne die Notwendigkeit irgend einer
speziellen Berechnung, wie bei der ersten Ausführungsform, und folglich die Steuerung/Regelung
zu vereinfachen, da das Variabler-Schwellenwert-Ausgabemittel H
zuvor den normalen Schwellenwert α,
welcher der normalen Kollision des Fahrzeugs entspricht, und wenigstens
einen Korrekturschwellenwert α', welcher der starren
Kollision des Fahrzeugs entspricht, setzt und speichert.
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Während die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurden, ist die
vorliegende Erfindung nicht dadurch beschränkt und es ist verständlich,
dass verschiedene Änderungen
im Design vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In
der Ausführungsform
ist das Fahrzeug, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird,
als Kraftrad konfiguriert, welches dafür verantwortlich ist, dass
die starre Kollision verursacht wird; da jedoch sogar ein Vierradfahrzeug
möglicherweise die
starre Kollision abhängig
von einem Fahrzustand des Fahrzeugs verursachen kann, ist die vorliegende Erfindung
bei einem Vierradfahrzeug anwendbar.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer Kollision eines Fahrzeugs für die starre Kollision, bei
der rasch eine große
Verzögerung
auftritt, der Schwellenwert für
einen von dem Integriermittel berechneten kumulativen Integralwert
auf der Basis des Ausgabedifferenzialwerts von dem Beschleunigungssensor
korrigiert werden, um die Kollisionserfassungsempfindlichkeit zu
erhöhen,
sodass die Kollisionsbestimmung leichter durchgeführt werden
kann, als die für
die normale Kollision. Als Ergebnis ist es möglich, die Kollisionsbestimmung
mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit ungeachtet des Zustands
und der Schwere der Kollision genau durchzuführen und folglich die Startzeit
einer Passagierschutzeinrichtung optimal zu steuern/regeln.
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Zusammenfassend
ist es ein Ziel, eine Kollisionserfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug
bereitzustellen, umfassend: ein Integriermittel zum kumulativen
Integrieren einer Ausgabe von dem Beschleunigungssensor, wenn die
Ausgabe ein bestimmtes Berechnungsstartniveau überschreitet, und ein Kollisionserfassungsmittel
zur Ausgabe eines Kollisionssignals, wenn ein von dem Integriermittel
berechneter kumulativer Integralwert einen Schwellenwert überschreitet,
wobei die Kollisionserfassungsvorrichtung dazu bestimmt ist, die
Kollisionsbestimmung mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit genau
durchzuführen
ungeachtet der Schwere der Kollision. Um dies zu erreichen, umfasst
das Kollisionserfassungsmittel ein Differenziermittel D zur Differenzierung
der Ausgabe G von dem Beschleunigungssensor S und ein Korrekturmittel
H zur Korrektur des Schwellenwerts α basierend auf einem von dem
Difterenziermittel D berechneten Differentialwert (dG/dt).
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Erläuterung
von Symbolen
- α,α':
- Schwellenwert
- A:
- Kollisionsertassungsvorrichtung
- AB:
- Airbagvorrichtung
(Passagierschutzeinrichtung)
- C:
- Kollisionserfassungsmittel
- D:
- Differenziermittel
- G:
- Ausgabe vom Beschleunigungssensor
(erfasste Beschleunigung)
- H:
- Korrekturmittel
- I:
- Integriermittel
- S:
- Beschleunigungssensor
- X:
- Kollisionssignal