JPH05505365A - 安全装置 - 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】 安全装置 技術分野 本発明は安全装置に関し、さらに詳しくは、センサと組み合せて使用し、たとえ ば事故が発生したときに自動車の安全装置を起動するようにした電気配列を組み 込んだ安全装置に関する。

背景技術 車両が事故に巻き込まれたときに、たとえば急速に膨張して車の乗員を保護する “クッション”となるエアバックなどの安全装置を起動したり、安全ベルトに「 プレテンシジン」を与えることなどがしばしば必要になることが理解されている 。事故状況で経験される減速度に対応する所定の性質の減速度を検出するセンサ を装備し、このセンサでエアパックの作動を制御する。本発明は、安全装置にお いて、このようなセンサと共に使用される電気配列に関する。

発明の概要 本発明によると、車両に関する物理的量に対応する電気的出力を提供するように したセンサから成る車両用の安全装置を装備し、前記出力はオフセット成分と物 理的量に対応する他の成分から成り、この信号を減算回路に送り、減算回路の出 力をさらに別の回路配列に送って、オフセット成分に対応する信号値を誘導し、 その値を減算回路に供給し、減算回路に供給された最初の信号からこの信号値を 減算し、減算回路の出力によって安全手段の作動を開始する。　本発明による安 全装置は、主に自動車などの車両用に使用することを目的とする。車両に関する 物理的量に対応する電気出力を提供するようにしたセンサは、事故が起きたとき の確認のためにモニタすることのできる信号を出力するようにする。物理的量は 車両の加速度または減速度としてもよく、あるいは車両の外板の一部の変形から 成ることもでき、さらにまた車両の外側部分の変形の速度に応答するセンサから 成ることもできる。車両に関連する様々な物理的量に応答する多くの様々なセン サがこれまでに提供されており、当業者に知られている。

信号は適切に処理された後、車両内の安全手段の作動を始動する。安全手段はた とえばエアバッグ、シ一トベルトプレテンシ覆す、または事故状況で始動するこ とを希望するその他の手段から成ることができる。このとき、安全手段は、自動 車が事故に巻き込まれたときに火災を発生する危険性を最小限にするために、た とえば自動車に存在する電気回路のかなりの部分を切断するようにすることもで きる。

１０進形式の減算回路の出力は、比較器手段によって基準値と比較し、出力信号 が基準値より大きいか小さいかによって正の出力信号または負の出力信号を生成 し、出力をレジスタ内の合計値に加算し、レジスタに格納された信号に対応する 値を減算回路でオリジナル信号から減算することが望ましい。

減算回路は、減算回路の出力をデジタル化した後で比較器に送り出す手段と、レ ジスタからの信号をアナログ信号に変換した後で減算回路に供給する手段を装備 したアナログ回路とすることが望ましい。

あるいは、減算回路は、下の信号をデジタル化した後で減算回路に送り出す手段 を装備したデジタル回路とすることもできる。

クロックパルス発生器を装備し、クロックパルス発生器からパルスが発生したと きに必ず比較器の出力をレジスタに加算することが望ましい。

減算回路の出力を積分回路に接続し、さらに容量性フィードバックを備えた演算 増幅器に接続し、生成された信号値を減算回路に供給することが望ましい。

オリジナル信号を発生する手段が減速度に応答するセンサから成ることが望まし い。

センサは、検出された減速度に応答して変形するように設置した圧電抵抗から成 るホイートストンブリッジから成ることが望ましい。本発明はまた、上述のタイ プの配列を電気起動式安全装置と組み合わせて使用し、前記配列の出力によって 安全装置を起動することにも関する。　本発明をより簡単に理解し、本発明の他 の特徴を認識することができるように、添付の図面を参照しながら、実施例を上 げて説明する。

図面の簡単な説明 図１は、自動車に取り付けるようにしたセンサの概略図である。

図２は、図１に示すセンサの作動部の回路図である。

図３は、図１および図２のセンサを組み込んだ安全装置の制御回路のブロック図 である。

図４は、変形実施例を示す、図３に類似のブロック図である。

図５は、別の実施例の回路図である。

発明を実施するための最良の形態 図１は、車両の減速度に応答するセンサを示す。自動車の固定部１から可撓性基 板２が懸下し、可撓性基板２のその下端部に錘３が支持されている。基板２は絶 縁材料から形成する。基板２の２つの対置する側部には、２つの圧電抵抗Ｒ３お よびＲ４がある。これらのコンポーネントは加速度応答センサ４を構成する。

圧電抵抗は、抵抗の絶対値が抵抗にかかる機械的圧力または力に応じて変化する 抵抗である。

図１に示す配列を、図１の矢印Ａの方向に走行する自動車に設置し、車両を急停 止すると、錘３は慣性のために右方向に移動し続けるが、自動車１の固定部は停 止する。したがって、基板２は圧力Ｒ４を圧縮し、圧力Ｒ３を拡張するように挟 む。抵抗Ｒ３およびＲ４の絶対値はこのように変化する。図２から分かるように 、Ｒ３およびＲ４の抵抗は、他の抵抗Ｒ１およびＲ２と共に“ホイートストン” ブリッジを形成する。２つの端子５および６の間に電圧を印加することによって 、′ホイートストン”ブリッジに電圧が印加される。印加電圧は５ボルトとする ことができる。電圧はこのように、′ホイートストン”ブリッジの１本の対角線 に印加する。周知の通り、′ホイートストン”ブリッジの横方向対角線はブリッ ジの出力を提供し、横方向対角線からのリード線は差動増幅器７に接続する。

差動増幅器の出力８から出力信号が得られる。この出力の値は、抵抗Ｒ３および Ｒ４の変形の程度によって変化する。

差動増幅器８の出力を電圧ＵＳとみなすことができる。装置を大量生産した場合 には特にそうであるが、′ホイートストン”ブリッジを完全に平衡させることは できないので、図２に示すセンサ配列からの出力電圧ＵＳは、加速度に比例する 第１部分ＵＡと、オフセット電圧ＵＯを含む。したがって、ＵＳ　＝　ＵＯ＋　 ＵＡ ＵＡ　＝　ＣＡ＠ａ となる。ここで、ａは加速度である。

上に述べた典型的な配列では、Ｕｏは最高５０ｍＶとすることができ、ＣＡは１ ｍＵ／Ｇ程度の大きさとすることができる。ここで、Ｇは重力によって得られる 法線加速度である。典型的な測定レンジは＋／−５０ｇであるので、ＵＡは５０ ｍＶ程度の大きさとすることができる。

しかし、ＵＯおよびＣＡはどちらも変化する。ＵＯは、温度と時間によって変化 し、また個々のサンプルによっても変化する。同様に、ＣＡは温度および個々の サンプルによって変化する。しかし、経時的な変化は長年を経たときに関連が現 れるだけであり、感度の変化は１００℃の温度変化につき約２５パーセントであ る。

本発明は、比較的長期間にわたる信号ＵＳの宵効平均となる信号を生成し、その 信号をＵＳの瞬間値から減算することによって、オフセット電圧ＵＯを補償する ことができるように工夫されている。はとんどの場合、いうまでもなく、この出 力はゼロとなる。しかし、減速度が発生し、加速度に依存する出力電圧ＵＳの成 分つまりＵＡが発生すると、出力はそのＵＡ倍信号なる。

次に図３について説明する。ここにはセンサ４および差動増幅器７が図示されて おり、差動増幅器７の出力は減算回路９へ送られる。減算回路の出力は、アナロ グ−デジタル変換器１０へ送られる。アナログ−デジタル変換器１０の出力はノ ード１１へ送られる。ノード１１は、比較器１２の１つの出力として接続される 。比較器１２のもう１つの入力は、ゼロボルトの参照値を提供する基準電圧１３ である。ノード１１の電位がゼロならば、比較器の出力はゼロとなり、ノード１ １の電位がゼロ未満ならば−１となり、ノード１１の電位がゼロより高ければ＋ １となる。比較器の出力は、クロック１５によって制御される加算器回路１４に 送られる。加算器は、クロックがクロックパルスを発生するたびに、レジスタ１ ６内の合計値に比較器１２の出力を加算する。

レジスタ１６の出力は、デジタル−アナログ変換器１７へ送られ、そこからさら に減算回路９へ送られて、そこでレジスタに格納された数字に匹敵するアナログ 信号を、差動増幅器の出力から減算する。

ノード１１は、クラッシュアルゴリズムを信号に適用する信号処理回路１８に接 続される。こうして信号は、増幅事故情況下で発生すると予想される所定の信号 パターンおよび増幅と比較される。信号が、事故情況下で発生すると予想される プロファイルに一致すると、処理回路１８に接続されているエアバッグなどの安 全装置が起動する。

図３の配列の作動中に差動増幅器７は、その出力８にオフセット電圧に等しい周 囲信号（ａ＋ｅｂ＋ｅｎｔ　ｓｉｇｎａｌ）を提供することを認識する必要があ る。この信号は減算回路９へ送り出され、そこからさらにアナログ−デジタル変 換器１０へ送られる。この信号が正ならば、比較器１２の出力は＋１となり、ク ロック１５がパルスを発生するたびに、レジスタの数字は１づつ増加する。レジ スタ１６の数字が１づつ増加するたびに、等価のアナログ値が、差動増幅器７の 出力を介して減算回路に付与された信号から減算される。このようにして、レジ スタから減算器　−路に供給される信号は最後にはオフセット電圧ＵＯに等しく なり、したがって減算回路９の出力は定常状態を示すゼロとなる。この状況では 、クロックパルス１５を発生するたびにレジスタ１６に存在する数字が変化する ことはない。

センサが事故状況に陥ると、有意信号が差動増幅器７から主強く８を介して減算 回路９へ送られる。この信号の増加はもちろん比較器へ送られ、加算器１４がレ ジスタの合計値に加算し始める。しかし、クロックレートは応答が瞬時応答にな らないように選択され、したがって、センサの起動によって誘導された増加信号 は、ノード１１から信号処理回路１８へ送られ、ここで、信号が事故状況を示し ているか否かが効果的に判断される。信号が事故状況を示している場合は、安全 装置１９が起動する。

クロック１５および加算器１４は、減算器９における増加信号の到着と補償減算 の実行との間に特定の遅れを置くことを確実にするための装備されているので、 図３に示す配列が最初に起動したときに、配列が正常または休止状態に達するま で一定の時間間隔があることを認識する必要がある。したがって、配列を装備し た自動車が運転不能になったときは、必ずクロック１５が作動を停止し、しかし レジスタ１６はこのレジスタに以前から存在する数値を格納するように構成する ことが望ましい場合がある。こうすると、装置のスイッチを投入したとき、レジ スタはすでにほぼ正しい数値を含んでおり、配列は比較的素早く休止状態に達す ることができる。あるいはまた、配列に最初にスイッチを投入したときに、クロ ックが所定のクロックパルス数だけ非常に高速度で作動して配列を休止状態にし た後、クロックが通常の低速度で作動するように、クロックを構成することもで きる。

減算回路９の出力は通常ゼロであるので、アナログ−デジタル変換器１０は、信 号の変化を正確に変換するだけでよく、シたがって絶対的大きさは比較的小さく なる。つまり、安価なアナログ−デジタル変換器を利用することができるという ことである。また、クラッシュアルゴリズムを含む信号処理装置１８は、オフセ ット情報を含まず、センサから誘導された純粋な有意情報を含む信号を処理する ことができる。

図４に示す配列のアナログ部の減算器９で代表される減算を実行することが望ま しいが、差動増幅器７の出力をアナログ−デジタル変換器２０に送り、変換器２ ０の出力を減算回路９に送ることもできる。このとき、減算はアナログではなく 、デジタルで行なわれる。図４に示す配列のその他のコンポーネントは、図３の 対応する数字のコンポーネントと同じである。

次に図５について説明する。本発明をデジタルの実施列を参照しながら以上に説 明したが、本発明はアナログで形成することもできる。センサ４および差動増幅 器７については図４の実施例で上に述べた通りである。しかし、差動増幅器の出 力は減算回路９に直接送られる。減算回路９の出力は、抵抗２０をコンデンサ２ １に接続しさらに接地接続して成る遅延回路によって接続される。抵抗２０とコ ンデンサ２１の間の７−ドから出力が取られ、これは抵抗２２を介して演算増幅 器２３の負入力に送られる。演算増幅器の正入力は、調節可能な抵抗２４によっ て接地接続される。演算増幅器の出力と負入力の間にフィードバックコンデンサ ２５を接続する。演算増幅器２３の出力は、インバータ２６に接続する。以上に 説明したコンポーネントの組み合せは、差動増幅器７から減算回路９に供給され たオフセット電圧に匹敵する信号を、インバータ２６の出力部に提供する。この 出力信号は減算回路９に送られ、ここで差動増幅器の出力から減算され、その結 果の信号を提供する。これは休止状態でゼロとなる。すると、感知信号が減算回 路９の入力へ送られるまで、安定状況が得られる。こうした信号は次に、クラッ シュアルゴリズム回路１８および対応する安全装置１９へ送られる。

ＦＩＧ　１ 国際調査報告 要約書 自動車の安全装置をセンサ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）から構成し、たとえば加 速度などの物理的量に関する出力を生成する。信号を減算回路（θ）へ送り出し 、減算回路の出力をさらに別の回路配列（１０−１７）へ送り出し、信号のオフ セット成分に対応する信号値を誘導する。この信号値をオリジナル信号から減算 しく８）、測定された物理的量に対応するオリジナル信号の成分にのみ関連する 出力を生成する。減算回路の出力を使用して、エアパックまたはシートベルトの プレテンシロナなどの安全手段（１９）の作動を起動する。

１＋ｍ＋ｌｌ＋＋ｌｌｌ＋ｄｌ＋１１＋ｌｉ＋　ＰＣＴ／ＳＥ　９１１００６２ ２１＋＋＋１＋＋ｌＩｌ＋ｍｌ＋ｌ＋ｊｌ＋　ｐＩ’：Ｔ／ＳＦ　（＋１１００ ６２２国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．オフセット成分およびデータまたは情報に対応する別の成分を含むオリジナ ル信号を発生する手段（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）から成る安全装置において、 信号を減算回路へ送り、減算回路の出力を、オフセットに対応する信号値を誘導 するようにした別の回路配列（１２，１３，１４，１５，１６）へ送り、前記値 を減算回路（９）へ送り、減算回路へ送られたオリジナル信号から前記信号値を 減算することを特徴とする安全装置。
2. ２．デジタル形式の減算回路（９）を比較器（１２）手段によって基準値と比較 し、出力信号が基準値より大きいか小さいかによって正出力信号または負出力信 号を生成し、出力をレジスタ（１６）の合計値に加算し、レジスタに格納された 信号に対応する値を、減算回路（９）によってオリジナル信号から減算すること を特徴とする、請求項１記載の安全装置。
3. ３．減算回路（９）がアナログ回路であり、減算回路の出力を比較器（１２）へ 送り出す前にデジタル化する手段（１０）を装備し、レジスタからの信号を減算 回路（９）へ送る前にアナログ信号へ変換する手段を装備することを特徴とする 、請求項２記載の安全装置。
4. ４．減算回路（９）がデジタル回路であり、オリジナル信号を減算回路へ送る前 にデジタル化する手段を装備することを特徴とする、請求項２記載の安全装置。
5. ５．クロックパルス発生器（１５）を装備し、クロックパルス発生器がパルスを 発生するたびに、比較器の出力をレジスタ（１８）に加算することを特徴とする 、請求項２ないし４のいずれかに記載の安全装置。
6. ６．減算回路の出力を積分回路（２０，２１）に接続し、さらに容量性フィード バックを有する演算増幅器（２３）に接続し、減算回路へ送られた信号値を生成 することを特徴とする、請求項１記載の安全装置。
7. ７．オリジナル信号を生成する手段が減速度に応答するセンサ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ ３，Ｒ４）から成ることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の安 全装置。
8. ８．センサが、検出された減速度に応答して変形するように設置した圧電抵抗（ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）から成るホイートストンブリッジから成ることを特徴 とする、請求項７記載の安全装置。