JPH04350565A - 衝撃検出装置 - 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７に示すような構成が知
られている。図７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窒素を発生させるため
の点火装置、１０４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、１１０と、加速度センサ１０１、１０２、
１０９、１１０や点火装置１０３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の故障の有無
を検出するものであり、昇圧回路１１２や診断回路部１
０６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。

【０００４】また、主回路部１０５の昇圧回路１１２と
バックアップコンデンサ１１３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。

【０００５】

【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、誤動作と不動作を防止し、信頼
度を向上させるために、４個もの加速度センサ１０１、
１０２、１０９、１１０を必要とし、装置全体が大型化
し、しかも、コストアップになるなどの問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、少ない個数の加速度センサで４個の加速
度センサを用いた従来例と同等以上の信頼度を得ること
ができ、したがって、小型化および低コスト化を図るこ
とができるようにした衝撃検出装置を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、振動加速度および入力電圧に比例した電
圧を出力する加速度センサと、この加速度センサから出
力する振動加速度を検出する衝撃検出手段と、上記加速
度センサからの入力電圧に対する電圧出力を検出するセ
ンサフェール検出手段と、上記衝撃検出手段およびセン
サフェール検出手段を交互に機能させる手段とを備えた
ものである。

【０００８】そして、上記センサフェール検出手段を一
定周期で、かつ衝撃検出手段に対して１０分の１以下の
時間配分で機能させるようにするのが好ましい。

【０００９】

【作用】したがって、本発明によれば、加速度センサの
故障検出と、衝突検出とを交互に行なうことができ、１
個、若しくは２個の加速度センサで誤動作と不動作を防
止して衝突検出の信頼度を向上させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図面を
参照しながら説明する。

【００１１】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。

【００１２】図１において、１は自動車の車体に取り付
けられ、振動加速度および入力電圧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
せる窒素を発生させるための点火装置、３は本装置の故
障時に点灯させる警告灯、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
および入力電圧に比例した電圧を出力する第２の加速度
センサ、８はＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　　Ｍａｇｎｅｔ
ｉｃ　　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を通過させる。１０は帯域通
過フィルタ（ＢＰＦ）であり、故障検出のための信号を
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を通過させる。１２は帯域通
過フィルタ（ＢＰＦ）であり、故障検出のための信号を
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、１４はＢＰＦ１
０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。１５ａ
と１５ｂ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。１６
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、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、センサ出力よりドライブ入力と同一周波
数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。１７はタイマであり、発
振器１６およびセンサフェール検出回路１４と、衝撃検
出回路１３とを交互に機能させ、好ましくは衝撃検出回
路１３の機能時間に対してセンサフェール検出回路１４
の機能時間が１０分の１以下となるように設定される。 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矢視断面図
、図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図、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
。

【００１４】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２４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３
０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３２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３
１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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】以上の構成において、以下、その動作につ
いて説明する。電源が投入されてからシステムのイニシ
ャライズが終了した後、まず、タイマ１７により発振器
１６を機能させると共に、センサフェール検出回路１４
を機能させ、発振器１６から第１と第２の加速度センサ
１、７に矩形波電圧が印加されることにより第１と第２
の加速度センサ１、７から出力され、上記のようにＢＰ
Ｆ１０、１２を通過した信号から加速度センサ１、７の
故障検出を数秒以内で行なう。次に、タイマ１７により
衝撃検出回路１３を機能させ、しばらくの間、衝突の検
出を行なう。ここで、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
の出力波形と、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か
ら衝撃検出回路１３で衝撃を検出し、その出力を送出す
る。衝突が検出されない場合には、再び、タイマ１７に
より発振器１６およびセンサフェール検出回路１４を機
能させ、加速度センサ１、７の故障検出を数秒以内で行
なうというように加速度センサ１、７の故障検出と衝突
検出を交互に行なう。このとき、加速度センサ１、７の
故障検出については、例えば、１０分ごと、若しくは３
０分ごとの周期で行ない、したがって、大部分の時間を
衝突検出に利用する。

【００１９】上記衝突検出と加速度センサ故障検出の時
間的配分は、センサ故障内容が経時的にどのように変化
するかにかかっており、ゆっくり変化するような内容で
あれば、センサ故障検出の周期を長くする。常識的には
センサ故障検出の時間は衝突検出に比して十分の１以下
にすべきである。そのため、センサ故障検出の時間を２
秒とすれば、衝撃検出時間はその千倍程度の約３０分と
するのが妥当な値と考えることができる。例えば、加速
度センサ１、７の故障検出には、ドライブ入力に１０Ｈ
ｚの矩形波を１０回加え、このとき、センサ出力に現わ
れる１０Ｈｚの信号のレベルをチェックすればよく、ド
ライブ入力に１秒、レベルチェック後の故障検出に１秒
要するとすれば２秒で故障検出が完了する。

【００２０】このように、上記実施例によれば、衝撃検
出と加速度センサ自己チェックを交互に行ない、しかも
、大部分の時間を衝突検出に利用するので、加速度セン
サ内の故障で経時的な故障も含め、常に故障検出してい
る場合と同等な信頼度を持たせながら、衝突検出を可能
とする。

【００２１】以下、本発明の第２の実施例について図面
を参照しながら説明する。図６は本発明の第２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。

【００２２】図６に示すように、本実施例において、図
１に示す上記第１の実施例と異なるのはコントローラ４
内にのみ加速度センサ７が１個備えられ、ＥＭ１サージ
対策フィルタ８、ＬＰＦ９、１１、ＢＰＦ１０、１２が
除去された点にあり、その他の構成および動作について
は上記第１の実施例と同様である。

【００２３】したがって、この第２の実施例によれば、
更に構成が単純となり、信頼度を図１に示す上記第１の
実施例と同等に維持して低コスト化を図ることができる
。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本実施例によれば、
衝突検出と加速度センサの故障検出を交互に行なうので
、１個、若しくは２個の加速度センサで誤動作と不動作
を防止して衝突検出の信頼性を向上させることができる
。したがって、装置全体の小型化および低コスト化を図
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矢視断面図

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図

【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】
本発明の第２の実施例における衝撃検出装置を示すブロ
ック図

【図７】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　　加速度センサ ２　　点火装置 ４　　コントローラ ７　　加速度センサ １３　　衝撃検出回路 １４　　センサフェール検出回路 １６　　発振器 １７　　タイマ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動加速度および入力電圧に比例した
   電圧を出力する加速度センサと、この加速度センサから
   出力する振動加速度を検出する衝撃検出手段と、上記加
   速度センサからの入力電圧に対する電圧出力を検出する
   センサフェール検出手段と、上記衝撃検出手段およびセ
   ンサフェール検出手段を交互に機能させる手段とを備え
   た衝撃検出装置。
2. 【請求項２】　　センサフェール検出手段を一定周期で
   、かつ衝撃検出手段に対して１０分の１以下の時間配分
   で機能させる請求項１記載の衝撃検出装置。