JPH04244454A - 衝撃検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝突を検出し
てエアバッグをふくらませるようにしたエアバッグシス
テムに利用する衝撃検出方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のエアバッグシステムに用
いる衝撃検出装置としては、図９に示すような構成が知
られている。図９において、１０１、１０２は自動車の
車体に取り付けられた２個のフロント加速度センサ、１
０３はエアバッグをふくらませるための点火装置、１０
４は本装置の故障時に点灯させる警告灯、１０５は主回
路部、１０６は診断回路部、１０７は電源としてのバッ
テリ、１０８はイグニッションキースイッチである。主
回路部１０５は２個のカウル加速度センサ１０９、１１
０と、加速度センサ１０１、１０２、１０９、１１０の
故障を検出するために一時的に、かつ独立に微小電流を
流すための接続回路１１１と、バッテリ１０７の電圧が
下がった場合や、電源線が切断した場合にバックアップ
するための昇圧回路１１２およびバックアップコンデン
サ１１３とを備えている。診断回路部１０６は主回路部
１０５の診断や昇圧回路１１２や診断回路部１０６のた
めの回路電源１１４と、接続回路１１１に接続された故
障検出回路１１５と、初期バルブチェック回路１１６と
、故障検出回路１１５と初期バルブチェック回路１１６
により故障を検出すると、警告灯１０４を点灯するため
の信号を出力する出力回路１１７とを備えている。

【０００３】以上の構成において、以下、その衝撃検出
動作について説明する。自動車が衝突すると、まず、フ
ロント加速度センサ１０１、１０２に衝撃が加わり、そ
の片方、または両方の接点が閉じる。次に、主回路部１
０５が収納されている車体のほぼ中央部に衝撃が加わり
、主回路部１０５内のカウル加速度センサ１０９、１１
０の片方、または両方の接点が閉じ、点火装置１０３に
着火される。この点火装置１０３の着火により窒素を発
生させ、エアバッグをふくらませることができる。この
とき、加速度センサ１０１、１０２と１０９、１１０が
２個ずつ並列に設けられ、衝突の際の不動作を防止する
並列冗長系として構成されているので、信頼性を向上さ
せることができる。また、２組の加速度センサ１０１、
１０２と１０９、１１０が直列に接続されているので、
例えば、検査、点検中のハンマリングなどの誤動作でエ
アバッグがふくらむのを防止することができる。また、
主回路部の昇圧回路１１２とバックアップコンデンサ１
１３によりバッテリ１０７の電圧が下がった場合や、自
動車の衝突でバッテリ１０７からの電源線が切られた場
合でも、加速度センサ１０１、１０２、１０９、１１０
を動作させ、点火装置１０３に着火することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の衝撃検出装置では、加速度センサが衝撃の印加時に
接点を閉じる機械式に構成されているため、応答時間が
長いとか、あらかじめ決められた振動レベルを越えたか
否かについてのみ検出するようになっているため、情報
が少なく、衝撃検出精度に劣るなどの問題があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、衝突の情報量を多くし、しかも、応答性
を良くし、したがって、高精度に衝撃を検出することが
できるようにした衝撃検出方法およびその装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の衝撃検出方法は、振動加速度に比例した電圧
を出力する第１と第２の２個の加速度センサを使用し、
これらの加速度センサに衝突振動が印加される時間差で
先に衝突振動が印加される上記第１の加速度センサの出
力を遅延させ、この遅延出力と上記第２の加速度センサ
の非遅延出力との積をあらかじめ決められたしきい値と
比較し、この比較結果をもとに衝撃を検出するようにし
たものである。

【０００７】そして、上記遅延出力と非遅延出力との積
があらかじめ決められた複数のしきい値を、あらかじめ
決められ、上記しきい値に対応した時間以内に越えるか
否かにより衝撃を検出するようにすることができる。ま
た、上記第１の加速度センサを自動車の車体に取り付け
、第２の加速度センサを車内に取り付けるのが好ましい
。

【０００８】上記目的を達成するための本発明の衝撃検
出装置は、振動加速度に比例した電力を出力し、衝突振
動が印加される時間差を有するように配置された第１お
よび第２の２個の加速度センサと、先に衝突振動が印加
される上記第１の加速度センサの出力を上記時間差で遅
延させ、この遅延出力と上記第２の加速度センサの非遅
延出力との積をあらかじめ決められたしきい値と比較し
、この比較結果をもとに衝撃を検出する衝撃検出手段と
を備えたものである。

【０００９】そして、上記衝撃検出手段として、上記遅
延出力と非遅延出力との積があらかじめ決められた複数
のしきい値を、あらかじめ決められ、上記しきい値に対
応した時間内に越えるか否かにより衝撃を検出するよう
に構成することができる。また、上記第１の加速度セン
サを自動車の車体に取り付け、上記第２の加速度センサ
を車内に取り付けるのが好ましい。

【００１０】

【作用】したがって、本発明によれば、第１と第２の加
速度センサより時間差をおいて衝突振動加速度に比例し
た電圧を出力するようにし、先に衝突振動が印加される
第１の加速度センサの出力を遅延させ、この遅延出力と
上記第２の加速度センサの非遅延出力の積をあらかじめ
決められたしきい値と比較することにより衝撃を検出す
るので、衝突の情報量が多くなり、しかも、応答性が良
くなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１２】まず、本発明の第１の実施例について説明
する。図１は本発明の第１の実施例における衝撃検出装
置を示す概略ブロック図である。図１において、１は自
動車の車体、例えば車体前部のボンネット内のラジエー
タ近辺に取り付けられ、振動加速度に比例した電圧を出
力する第１の加速度センサ、２はエアバッグをふくらま
せるための点火装置、３は本装置の故障時に点灯する警
告灯、４は車内のコントローラ、５は電源としてのバッ
テリ、６はイグニッションキースイッチである。コント
ローラ４において、７は振動加速度に比例した電圧を出
力する第２の加速度センサ、８はＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ　　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
：電磁妨害）サージ対策フィルタであり、第１の加速度
センサ１の出力信号から電源線を介して侵入するイグニ
ッションノイズ等の２０ＭＨｚ以上の高周波ノイズを吸
収する。９は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）であり、高周
波ノイズが除去された第１の加速度センサ１からの出力
信号のうち、自動車の衝突時の振動スペクトル、例えば
、１〜２００Ｈｚを通過させる。１０は帯域通過フィル
タ（ＢＰＦ）であり、高周波ノイズが除去された第１の
加速度センサ１からの出力信号のうち、自動車の衝突時
の振動スペクトルとは離れた周波数、例えば、１ＫＨｚ
を通過させる。１１は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）であ
り、第２の加速度センサ２からの出力信号のうち、自動
車の衝突時の振動スペクトル、例えば、１〜２００Ｈｚ
を通過させる。１２は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）であ
り、第２の加速度センサ７からの出力信号のうち、自動
車の衝突時の振動スペクトルとは離れた周波数、例えば
、１ＫＨｚを通過させる。１３はＬＰＦ９と１１の出力
から自動車の衝突時の衝撃を検出する衝撃検出回路、１
４はＢＰＦ１０と１２の出力から加速度センサ１と７の
故障を検出するセンサフェール検出回路であり、このセ
ンサフェール検出回路１４の出力により警告灯３を点灯
する。１５と１６は第１と第２のスイッチであり、それ
ぞれ通常時にはＯＦＦとなり、衝撃検出回路１３からの
衝撃検出信号によりＯＮになり、点火装置２を着火させ
る。１７は発振器であり、それぞれ１個の加速度センサ
１と７で上記従来例のように加速度センサを２個ずつ並
列した冗長系と同一の信頼度を持たせるため、その一例
として図６に示すように、１ＫＨｚの矩形波電圧を第１
と第２の加速度センサ１と７のドライブに印加して機械
的に励振させ、センサ出力より１ＫＨｚの信号があらか
じめ決めたしきい値より大きいか小さいかにより加速度
センサ１と２が正常であるか異常であるかを判定するた
めに用いる。そして、上記のように衝突時の振動スペク
トルとして、１〜２００ＨｚをＬＰＦ９、１１により通
過させ、それとは離れた１ＫＨｚの周波数をＢＰＦ１０
、１２により通過させ、センサフェール検出回路１４に
より加速度センサ１、７の故障を検出するようにするこ
とにより、常時、故障を検出することができ、加速度セ
ンサ１、７の信頼性を向上させることができる。１８と
１９は昇圧回路とバックアップコンデンサであり、バッ
テリ５の電圧が下がった場合や、電源線が切断した場合
にバックアップする。２０は昇圧回路１８と電源との間
に接続されたレギュレータである。

【００１３】上記第１と第２の加速度センサ１と７とし
ては、本出願人が先に特願平２−１３３３７８号として
出願した圧電ディスク中心固定型のものを用いる。図２
ないし図５は上記第１と第２の加速度センサ１と７を示
し、図２は平面断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図
４は図２のＢ−Ｂ断面図、図５（ａ）は振動板の平面図
、図５（ｂ）は振動板の中央部の断面図である。図２な
いし図５に示すように、取付台２１の枠状部２２の内側
に金属製のシールドケース２３が接着などにより固定さ
れ、シールドケース２３の底部内側に基台２４が接着な
どにより固定され、シールドケース２３の開放側周縁部
には頂板２５が溶接部２６でリングプロジェクション溶
接されてハウジング２７が形成されている。基台４の中
央部内側にはハウジング２７内でサブ基台２８が一体成
形により突設され、サブ基台２８の突出端には環状突起
２９が設けられている。振動板３０は中心部に円形の位
置決め穴３１が形成され、位置決め穴３１の外周に同心
状で裏面と表面に順次大径となる位置決め用環状突起３
２と３３が形成され、位置決め穴３１の一部縁部に切り
起こしにより端子３４が設けられている。センサ出力用
の圧電セラミック素子３５は中心部に円形の穴３６が形
成され、表面にセンサ出力用のプラス電極３７と圧電素
子駆動用のプラス電極３８とが環状に２分割されて設け
られ、裏面全面にマイナス電極（図示省略）が設けられ
ている。焦電キャンセル用の圧電セラミック素子３９は
中心部に円形の穴４０が形成され、表面にプラス電極が
設けられ、裏面にマイナス電極が設けられている（共に
図示省略）。センサ出力用の圧電セラミック素子３５は
その穴３６が振動板３０の表面側において位置決め用環
状突起３３に嵌合されて固定され、焦電キャンセル用の
圧電セラミック素子３９はその穴４０が振動板３０の裏
面側において位置決め用環状突起３２に嵌合されて固定
され、圧電セラミック素子３５の裏面のマイナス電極が
振動板３０の表面に導通され、圧電セラミック素子３９
の表面のプラス電極が振動板３０の裏面に導通されてい
る。このように圧電セラミック素子３５、３９が取り付
けられた振動板３０は、その穴３１がサブ基台２８の環
状突起２９に嵌合され、基台２４とは電気的に絶縁され
て固定されている。

【００１４】ハウジング２７の底部にはターミナル４１
、４２、４３と、センサ出力用ターミナル４４と、電源
供給用ターミナル４５と、グランド用ターミナル４６と
、ドライブ用ターミナル４７が貫通状態に取り付けられ
ている。ハウジング２７内には回路基板４８がピン４９
により支持され、各ターミナル４１〜４７の上端部が回
路基板４８に貫通され、それぞれはんだ付けにより接続
されている。圧電セラミック素子３５のセンサ出力用プ
ラス電極３７と圧電セラミック素子３９のマイナス電極
は、それぞれリードフレーム５０と５１および回路基板
４８を介してセンサ出力用ターミナル４４に接続されて
いる。振動板３０の端子３４はリードフレーム５２を介
してターミナル４２に接続されている。圧電セラミック
素子３５のドライブ用電極３８はリードフレーム５３を
介し、センサ特性の自己チェックの目的で電圧を印加し
、振動させるためのドライブターミナル４７に接続され
ている。

【００１５】このように構成された第１と第２の加速度
センサ１と２は取付台２１の両側に形成された一対の取
付穴５４を利用して車体と車内に取り付けられる。

【００１６】そして、自動車の走行によって発生した加
速度は、取付台２１、基台２４およびサブ基台２８等を
介して振動板３０に伝えられ、振動板３０に撓みを与え
る。振動板３０の撓みは、圧電セラミック素子３５およ
び３９に引張力と圧縮力とを交互に与えるため、圧電セ
ラミック素子３５および３９に電荷が発生する。この電
荷は、回路基板４８のインピーダンス変換回路で電圧に
変換され、必要な帯域および最適な出力レベルになるよ
うにろ波回路および増幅回路を通って出力され、センサ
出力が得られる。

【００１７】図７は上記衝撃検出回路１３を示す概略ブ
ロック図である。図７に示すように、衝撃検出回路１３
は遅延回路５５と、かけ算器５６と、比較回路５７とか
ら構成される。遅延回路５５は車体に取り付けられ、先
に衝突振動が印加される第１の加速度センサ１からの出
力信号のうち、ＬＰＦ９を通過する自動車の衝突時の振
動スペクトルのみを遅延させ、第１の加速度センサ１と
車内の加速度センサ７に加わる衝撃の時間差を補正する
。かけ算器５６は遅延させた第１の加速度センサ１の波
形と第２の加速度センサ７の波形の積をとる。比較回路
５７はあらかじめ決めてあるしきい値とかけ算器５６の
出力とを比較し、このしきい値を越えた場合に衝撃検出
出力を発生する。

【００１８】なお、図示していないが、本発明実施例に
おいても上記従来例と同様の診断回路を設ける。

【００１９】以上の構成において、以下、その衝撃検出
方法について説明する。自動車が衝突すると、まず、最
初の衝撃波形が車体に取り付けられた第１の加速度セン
サ１に入力し、次に、自動車の車体構造により決定され
る時間差で上記衝撃波形に似た衝撃波形が車内に取り付
けられた第２の加速度センサ７に入力する。第１と第２
の加速度センサ１と７からは上記のように振動加速度に
比例した電圧を出力する。そして、第１の加速度センサ
１の出力信号のうち、ＬＰＦ９を通過した自動車の衝突
時の出力波形を衝撃検出回路１３の遅延回路５５で遅延
させ、ほぼ同一時点で第２の加速度センサ７の出力信号
のうち、ＬＰＦ１１を通過した自動車の衝突時の出力波
形と共にかけ算器５６に入力させる。かけ算器５６は両
者が似た波形同士であれば大きな出力を、似ていない波
形であれば小さな出力を発生する。比較回路５７では、
かけ算器５６の出力としきい値とを比較する。ここで、
衝突時におけるかけ算器５６の出力はしきい値を越える
ので、比較回路５７は衝撃検出出力を送出する。

【００２０】このように、上記実施例によれば、衝突時
のみその衝撃を検出することができるという利点を有す
る。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図８は本発明の第２の実施例における衝撃検出装
置を示す要部の概略ブロック図である。

【００２２】本実施例の特徴とするところは、図８から
明らかなように、衝撃検出回路１３において、遅延回路
５５からの第１の加速度センサ１の出力と第２の加速度
センサ７の出力との積をかけ算器５６で求め、この出力
を複数の比較回路５７ａ、５７ｂ、…５７ｎに導き、比
較回路５７ａの出力があった場合にこの出力をモノマル
チバイブレータ５８により決められた時間の間だけ送出
し、論理回路５９で比較回路５７ａ、５７ｂ、…５７ｎ
とモノマルチバイブレータ５８の出力から衝撃を検出す
るようにしたものである。論理回路５９においては、論
理積、論理和、排他的論理和等の論理をとることになる
。その他の構成については上記第１の実施例と同様であ
る。

【００２３】本実施例においては、かけ算器５６の出力
があらかじめ決められた複数のしきい値を、あらかじめ
決められ、上記しきい値に対応した時間以内に越えるか
否かにより衝撃を検出する。したがって、衝突以外の衝
撃、例えば、自動車をハンマでたたいて検査するときや
、石が自動車に当たったときなどにおける誤動作をでき
る限り防止し、不動作および誤動作を防止することがで
きる利点を有する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本実施例によれば、
第１と第２の加速度センサより時間差をおいて衝突振動
加速度に比例した電圧を出力するようにし、先に衝突振
動が印加される第１の加速度センサの出力を遅延させ、
この遅延出力と上記第２の加速度センサの非遅延出力の
積をあらかじめ決められたしきい値と比較することによ
り衝撃を検出するので、衝突の情報量が多くなり、しか
も、応答性が良くなる。したがって、高精度に衝撃を検
出することができる。

【００２５】また、上記遅延出力と非遅延出力との積が
あらかじめ決められた複数のしきい値を、あらかじめ決
められ、上記しきい値に対応した時間以内に越えるか否
かにより衝撃を検出することにより、不動作や誤動作を
防止することができるので、更に一層、高精度に衝撃を
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における衝撃検出装置を
示す概略ブロック図

【図２】同装置に用いる加速度センサの断面図

【図３】
図２のＡ−Ａ断面図

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図

【図５】（ａ）は加速度センサに用いる振動板の平面図
（ｂ）は加速度センサに用いる振動板の断面図

【図６】
（ａ）は加速度センサとコントローラ間のセンサフェー
ル検出動作説明図 （ｂ）はセンサフェール検出と加速度センサによる衝撃
検出の周波数の関係を示す説明図（ｃ）は衝撃検出部と
センサフェール検出部の概略ブロック図

【図７】同装置
に用いる衝撃検出回路の概略ブロック図

【図８】本発明
の第２の実施例における衝撃検出装置を示す衝撃検出回
路の概略ブロック図

【図９】従来の衝撃検出装置を示す概略ブロック図

【符号の説明】

１　　第１の加速度センサ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２　　点火装置 ４　　コントローラ ９　　ＬＰＦ １０　　ＢＰＦ １１　　ＬＰＦ １２　　ＢＰＦ １３　　衝撃検出回路 １４　　センサフェール検出回路 １８　　昇圧回路 １９　　バックアップコンデンサ ５５　　遅延回路 ５６　　かけ算器 ５７　　比較回路 ５８　　モノマルチバイブレータ ５９　　論理回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動加速度に比例した電圧を出力する
   第１と第２の２個の加速度センサを使用し、これらの加
   速度センサに衝突振動が印加される時間差で先に衝突振
   動が印加される上記第１の加速度センサの出力を遅延さ
   せ、この遅延出力と上記第２の加速度センサの非遅延出
   力との積をあらかじめ決められたしきい値と比較し、こ
   の比較結果をもとに衝撃を検出するようにした衝撃検出
   方法。
2. 【請求項２】　　遅延出力と非遅延出力との積があらか
   じめ決められた複数のしきい値を、あらかじめ決められ
   、上記しきい値に対応した時間以内に越えるか否かによ
   り衝撃を検出するようにした請求項１記載の衝撃検出方
   法。
3. 【請求項３】　　第１の加速度センサを自動車の車体に
   取り付け、第２の加速度センサを車内に取り付けた請求
   項１または２記載の衝撃検出方法。
4. 【請求項４】　　振動加速度に比例した電力を出力し、
   衝突振動が印加される時間差を有するように配置された
   第１および第２の２個の加速度センサと、先に衝突振動
   が印加される上記第１の加速度センサの出力を上記時間
   差で遅延させ、この遅延出力と上記第２の加速度センサ
   の非遅延出力との積をあらかじめ決められたしきい値と
   比較し、この比較結果をもとに衝撃を検出する衝撃検出
   手段とを備えた衝撃検出装置。
5. 【請求項５】　　衝撃検出手段は、遅延出力と非遅延出
   力との積があらかじめ決められた複数のしきい値を、あ
   らかじめ決められ、上記しきい値に対応した時間内に越
   えるか否かにより衝撃を検出する請求項４記載の衝撃検
   出装置。
6. 【請求項６】　　第１の加速度センサが自動車の車体に
   取り付けられ、第２の加速度センサが車内に取り付けら
   れた請求項４または５記載の衝撃検出装置。