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DIE VORLIEGENDE ERFINDUNG betrifft eine elektrische Steuerschaltung für eine
Fahrzeugsicherheitsvorrichtung und betrifft genauer eine elektrische Steuerschaltung für eine
Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, die aktiviert werden kann, indem Strom durch einen
elektrischen Widerstand oder einen Anzündinitiator geleitet wird.
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Eine elektronische Steuerschaltung gemäß dem einleitenden Teil von Anspruch 1 ist im Stand
der Technik bekannt.
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Ein elektrischer Widerstand oder Anzündinitiator wird auf dem Gebiet der
Fahrzeugsicherheitsvorrichtungen oftmals als ein Initiator für eine pyrotechnische Ladung benutzt. Die
pyrotechnische Ladung kann den operativen Teil eines Gaserzeugers bilden, der so ausgelegt ist,
daß er Gas erzeugt, um einen Luftsack aufzublasen, oder kann einen Teil einer
Vorspanneinrichtung bilden, das heißt, einer Vorrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie, in dem Fall, daß ein
Unfall eintreten sollte, Spannung auf einen Sicherheitsgurt gibt.
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Es ist vorgeschlagen worden, den elektrischen Widerstand, der den Initiator für die
pyrotechnische Ladung bildet, in eine Reihenverbindung zu schalten, die zwei Schalter umfaßt. Beide
Schalter müssen geschlossen sein, bevor Strom durch den elektrischen Widerstand laufen
kann. Typischerweise befinden sich die Schalter auf jeder Seite des elektrischen
Widerstandes, so daß, wenn die Schalter offen sind, der elektrische Widerstand vollständig vom Rest
der Schaltung isoliert ist. Dies minimiert das Risiko, daß irgendein Strom unbeabsichtigt
durch den elektrischen Widerstand läuft, was die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung zu einem
ungeeigneten Moment aktivieren könnte.
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Es ist zuvor vorgeschlagen worden, zwei Sensoren vorzusehen, wobei jeder Sensor so
ausgelegt ist, daß er einen der beiden Schalter schließt.
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Einer der Sensoren, der ein "sichernder Sensor" oder "Aufprallrisikosensor" genannt werden
kann, ist so ausgelegt, daß er einen Parameter abfühlt, welcher angibt, daß das Fahrzeug, in
das die Sicherheitsvorrichtung eingebaut ist, einem Risiko ausgesetzt ist, daß ein
Zusammenstoß auftreten könnte. Typischerweise enthält der sichernde Sensor eine federvorbelastete
Masse, die auf einen mittleren Wert der Verzögerung antworten wird. Um sicherzustellen, daß
der Schalter, der von dem sichernden Sensor gesteuert wird, sich nicht in Antwort auf eine
kurze Verzögerung öffnet, wie sie bei einem Unfall auftreten könnte, ist typischerweise ein
Pulserzeuger vorgesehen, der dem Sicherheitssensor zugeordnet ist, und der einen
verlängerten Puls zur Verfügung stellt, mit einer verlängerten Dauer von zum Beispiel 220 ms, was
sicherstellt, daß der Schalter während dieser Zeitdauer geschlossen gehalten wird. Der
Aufprallrisikosensor könnte auch einen Radar aufweisen oder eine andere Vorrichtung, die dazu
ausgelegt ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu, die Entfernung des Fahrzeuges
von und/oder die Richtung einem/eines externen Objekt(es) zu bestimmen.
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Der Zweck des Schalters, der durch den sichernden Sensor gesteuert wird, ist es, die
Anordung scharf zu machen, wenn es ein Risiko gibt, daß ein Zusammenstoß auftreten könnte. Zu
anderen Zeiten ist die Anordnung nicht scharf gemacht, und somit ist der elektrische
Widerstand vollständig vom Rest der Schaltung isoliert.
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Der andere Sensor, ein Aufprallsensor, kann ein Beschleunigungsmesser sein, der einem
Mikroprozessor zugeordnet ist, der so ausgelegt ist, daß er feststellt, wenn das Signal, das von
dem Beschleunigungsmesser erzeugt wird, anzeigt, daß ein Unfall auftritt.
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Typischerweise wird der Strom zu einem der Schalter von einem Kondensator geliefert, der
durch eine Ladungsschaltung geladen wird. Wenn beide Schalter geschlossen sind, läuft die
gesamte Ladung des Kondensators durch den Widerstand, was somit bewirkt, daß sich der
Widerstand auf eine hohe Temperatur aufheizt, die es dem Widerstand ermöglicht, die
pyrotechnische Ladung zu initiieren.
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Mit einer zuvor vorgeschlagenen Anordnung dieser Art jedoch können einige Schwierigkeiten
auftreten.
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Typischerweise sind die Schalter aus MOSFET-Vorrichtungen gebildet. Wenn der MOSFET-
Schalter, der dem Aufprallsensor zugeordnet ist, an einem "Leck" leitet, wenn der Schalter,
der dem Sicherheitssensor zugeordnet ist, geschlossen ist, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug
entlang einer Buckelpiste fährt, kann die Ladung aus dem Kondensator relativ langsam
auslaufen, ohne daß die pyrotechnische Ladung aktiviert wird. Sollte dann ein Unfall auftreten,
kann es sein, daß nicht ausreichend Ladung in der Kapazität verbleibt, um die pyrotechnische
Ladung zu triggern.
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Zusätzlich, wenn es zum Beispiel einen Ausfall des MOSFET-Schalters geben sollte, der dem
Aufprallsensor zugeordnet ist, in einer solchen Weise, daß der Schalter leitend ist (oder wenn
es einen Kurzschluß zwischen dem Widerstand und der Batterie gibt, sobald der
scharfmachende Sensor den scharfmachenden Schalter schließt), wird die pyrotechnische Ladung
gezündet werden.
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Gemäß dieser Erfindung wird eine elektronische Steuerschaltung für eine
Fahrzeugsicherheitsvorrichtung zur Verfügung gestellt, mit einem elektrischen Aktivator, der dazu ausgelegt
ist, auf den Fluß des Stromes durch ihn hindurch zu antworten, um die Sicherheitsvorrichtung
zu aktivieren, wobei der elektrische Aktivator in einer Reihenverbindung vorliegt, die den
Aktivator und zwei Schalter aufweist, wobei die Reihenschaltung wenigstens einen Teil einer
elektrischen Schaltung bildet, wobei die Steuerschaltung einen Aufprallsensor, der ausgelegt
ist, ein Ausgangssignal zu liefern, wenn ein Unfall erfaßt wird, und einen
Aufprallrisikosensor, der dazu ausgelegt ist, eine Ausgabe zu liefern, wenn ein bestimmtes Aufprallrisiko erfaßt
wird, aufweist, wobei einer der Schalter in Antwort auf wenigstens ein Signal von dem
Aufprallsensor geschlossen wird, wobei der andere Schalter in Antwort auf Signale geschlossen
wird, die sowohl von dem Aufprallsensor als auch von dem Aufprallrisikosensor kommen.
Bevorzugt antwortet der Aufprallsensor auf Beschleunigung.
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Zweckmäßigerweise enthält der Aufprallsensor einen Beschleunigungsmesser und einen
Mikroprozessor oder eine Computereinrichtung, dazu ausgelegt, das Ausgangssignal von dem
Beschleunigungsmesser zu verarbeiten.
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Bevorzugt ist dem Aufprallrisikosensor ein Pulserzeuger zugeordnet, der, wenn er von dem
Aufprallrisikosensor aktiviert wird, einen Ausgangspuls einer vorbestimmten minimalen
Dauer erzeugt.
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Zweckmäßigerweise werden eine Ausgabe von dem Aufprallsensor und eine Ausgabe von
dem Aufprallrisikosensor jede an Eingänge eines UND-Gatters gelegt, wobei die Ausgabe des
UND-Gatters so ausgelegt ist, daß sie den anderen Schalter schließt.
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Vorteilhaft befinden sich die Sehalter in der Serienschaltung auf jeder Seite des elektrischen
Aktivators, wobei der elektrische Aktivator somit elektrisch isoliert ist, wenn die Schalter
beide offen sind.
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Zweckmäßigerweise ist der elektrischen Serienschaltung ein Kondensator und eine
Einrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie die Kapazität lädt, zugeordnet, wobei die Anordnung derart
ist, daß wenn die beiden Schalter beide geschlossen sind, die elektrische Energie von dem
Kondensator durch den elektrischen Aktivator fließt.
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Bei einer Ausführungsform ist der eine Schalter in Antwort auf Signale geschlossen, die
sowohl von dem Aufprallsensor als auch von dem Aufprallrisikosensor kommen.
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Elektrische Steuerschaltungen gemäß der Erfindung können in Situationen verwendet werden,
in denen der elektrische Aktivator einen Luftsack oder eine Sicherheitsgurt-
Vorspanneinrichtung aktiviert.
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Damit die Erfindung leichter verstanden werden kann, und so daß weitere Merkmale erkannt
werden, wird die Erfindung nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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Fig. 1 ein Blockschaubild einer zuvor vorgeschlagenen elektronischen Steuerschaltung ist;
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Fig. 2 ein Blockschaubild einer Schaltung gemäß der Erfindung ist; und
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Fig. 3 eine Ansicht entsprechend der Fig. 2 ist, die jedoch eine modifizierte
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Gleiche Bezugszeichen werde für gleiche Teile in den Zeichnungen benutzt.
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Mit Bezug anfangs auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen weist eine elektronische
Steuerschaltung für eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung eine Ladeeinrichtung 1 auf, die mit einer
Fahrzeugbatterie 2 verbunden ist, und dazu ausgelegt ist, die Kapazität 3 zu laden, deren einer
Anschluß mit Masse verbunden ist. Der andere Anschluß der Kapazität ist mit einer
Reihenverbindung verbunden, welche einen ersten Schalter 4, der ein MOSFET-Schalter sein kann,
einen Widerstand 5, einen zweiten Schalter 6, der wiederum ein MOSFET-Schalter sein kann,
und Masse verbunden ist. Der Widerstand 5 kann den Initiator für eine pyrotechnische
Ladung bilden, die den operativen Teil eines Gaserzeugers bilden kann, der so ausgelegt ist, daß
er Gas erzeugt, um einen Luftsack aufzublasen, oder die einen Teil einer Vorspanneinrichtung
bildet, das heißt, einer Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Spannung auf einen
Sicherheitsgurt aufzugeben, in dem Fall, daß ein Unfall auftreten sollte, oder irgendeine andere
Sicherheitsvorrichtung innerhalb eines Motorfahrzeuges.
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Die Steuerschaltung enthält einen scharfmachenden Sensor 7, der mit einem Pulserzeuger 8
verbunden ist, dessen Ausgabe so ausgelegt ist, daß sie den Schalter 6 steuert, der als ein
scharfmachender Schalter betrachtet werden kann. Der scharfmachende Sensor weist einen
Sensor auf, der dazu ausgelegt ist anzugeben, daß es ein Risiko gibt, daß ein Unfall auftreten
könnte. Der Pulsformerzeuger kann einen Puls einer minimalen vorbestimmten Länge
erzeugen, um sicherzustellen, daß der scharfmachende Schalter 6 in dem Fall, daß ein Unfall
auftreten sollte, geschlossen gehalten wird.
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Der Schalter 4 wird mittels eines Beschleunigungsmessers 9 (Aufprallsensor) gesteuert, der
die momentane Beschleunigung eines Fahrzeuges feststellt, in das die Anordnung eingebaut
ist, wobei dessen Ausgang mit einem Mikroprozessor 10 verbunden ist, der zum Beispiel
feststellt, ob die Beschleunigung (oder ein integrierter Wert, der aus der Beschleunigung
berechnet wird) in ein vorbestimmtes "Profil" paßt. Das "Profil" entspricht einer Aufprallbedingung.
Wenn die abgefühlte Beschleunigung innerhalb eines vorbestimmten Profils ist, wird der
Schalter 4 geschlossen. Die Kombination des Beschleunigungsmessers 9 und des
Mikroprozessors 10 weist einen Aufprallsensor auf.
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Wenn sowohl der Schalter 4 als auch der Schalter 6 geschlossen sind, entlädt sich die
Kapazität 3 durch den Widerstand 5, wodurch die pyrotechnische Ladung gezündet wird.
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Wenn es irgendein Leck durch den Schalter 4 gibt, in dem Fall, daß der Schalter 6
geschlossen ist, zum Beispiel wenn das Fahrzeug eine Buckelpiste durchquert, kann die Ladung, die in
der Kapazität 3 gespeichert ist, durch den Widerstand 5 abfließen.
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Sollte der Schalter 4 ausfallen und leitend werden, würde der Anzündinitiator zünden, sobald
der Schalter 6 geschlossen wird.
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Mit Bezug nun auf Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen kann man sehen, daß bei einer
Anordnung gemäß der Erfindung es wieder eine Ladungsschaltung 1 gibt, der eine Batterie 2
zugeordnet ist, die so ausgelegt ist, daß die Kapazität 3 geladen wird, welche einen mit Masse
verbundenen Anschluß hat. Die Kapazität 3 wird wieder mittels eines Schalters 4 durch einen
Widerstand 5 und einen weiteren Schalter 6 mit Masse verbunden, wobei die Schalter 4 und 6
beide typischerweise MOSFET-Schalter sind.
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Wie in Fig. 1 wird der Schalter 4 in Antwort auf ein Signal geschlossen, das durch die
Kombination eines Beschleunigungsmessers 9 und eines Mikroprozessors 10 erzeugt wird.
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Ein sichernder Sensor 7 (Aufprallrisikosensor) ist vorgesehen, dem ein Pulserzeuger 8
zugeordnet ist, welcher so ausgelegt ist, daß er den sichernden Schalter 6 schließt. Der sichernde
Sensor 7 kann eine federvorbelastete Masse aufweisen, die so ausgelegt ist, daß sie auf einen
mittleren Wert der Beschleunigung antwortet. Der Pulserzeuger 8 kann so ausgelegt sein, daß
er einen Puls mit einer verlängerten Dauer von ungefähr 220 ms erzeugt. Es sollte jedoch
verstanden werden, daß in alternativen Ausführungsformen der Erfindung die Komponenten 7
und 8 durch andere äquivalente Komponenten ersetzt werden können, die dazu ausgelegt sind,
ein Signal immer dann zu erzeugen, wenn es ein Risiko gibt, daß ein Unfall auftritt.
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Der Ausgang des sichernden Sensors 8 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 11
verbunden. Der andere Eingang des UND-Gatters 11 ist ein Ausgang vom Mikroprozessor 10. Der
Ausgang des UND-Gatters 11 steuert die Betätigung des Schalters 6.
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Man wird verstehen, daß der Schalter 6 nur geschlossen wird, wenn es eine geeignete
Ausgabe sowohl von dem sichernden Sensor als auch von dem Mikroprozessor 10 gibt. Dies
bedeutet, daß selbst wenn es ein Leck durch den oberen Schalter 4 gibt, die Kapazität nicht
ent
laden wird, und auch, selbst wenn der obere Schalter 4 ausfällt und leitend wird, der
Anzündinitiator nicht gezündet wird.
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Mit Bezug nun auf Fig. 3 ist ein weiteres UND-Gatter 12 vorgesehen. Die Eingänge des
UND-Gatters 12 sind mit dem sichernden Sensor 8 und dem Mikroprozessor 10 verbunden.
Die Ausgabe des UND-Gatters 12 steuert die Betätigung des Schalters 4. Das UND-Gatter 12
bietet einen weiteren Grad an Schutz im Fall, daß die untere Seite des Widerstands 5
fehlerhaft geerdet wird.