JPH1062444A - 加速度センサ及びコントロールユニット及び車両の乗員保護システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性と小形，低価格が並立する加速度センサ
を提供する。 【解決手段】加速度センサ１は、互いにほぼ９０°方向
がずれた加速度を検出することの可能な第１センサ素子
としての加速度検出素子102と第２センサ素子としての
加速度検出素子202とを同一パッケージ内に備え、加速
度検出素子102の加速度検出特性は、アナログ信号特性
であり、加速度検出素子202の加速度検出特性は、デジ
タル信号特性である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の乗員保護シ
ステムとそれに使用する加速度センサおよびコントロー
ルユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】同一パッケージ内に２種類の加速度セン
サ素子を配設する構造とし、車両の衝突(クラッシュ)検
知方向としての前後方向と左右(横)方向からの衝突を検
知して乗員を保護することが求められいくつかの方法が
提案されていて、例えば、特開平６−６６８２４号、特
開平６−３０８１５２号あるいは特開平６−３２４０７
１号公報に記載された加速度センサが知られている。

【０００３】上記特開平６−６６８２４号公報には、同
一のパッケージ内に加速度センサが複数個実装され、こ
れらの加速度センサの一方がシステムの故障診断系から
の故障診断信号により故意的に作動可能なサーボ制御形
の加速度センサで、他方が非サーボ系加速度センサで構
成し、且つ、これらの加速度センサの双方から制御に必
要な出力がなされていることを条件にシステムを作動さ
せるよう設定してある加速度センサを用いた制御システ
ムが記載されている。また、特開平６−３２４０７１号
公報には、パルス流が起動に値する事象を示す場合には
起動信号を発生する手段を有するパルス密度評価手段と
発生手段から起動信号を受信したら乗員保護装置を起動
させる手段が記載されている。更に、高Ｇ−力検出器と
特高Ｇ−力検出器の併用についても記載されている。

【０００４】そして、シリコン静電容量式クラッシュセ
ンサの動作原理は、シリコン可動電極と上部ガラスの固
定電極及び下部ガラスの固定電極間の静電容量値をたえ
ず測定しておくことにある。衝突により、シリコン可動
電極に加速度が加わるとシリコン可動電極は、下部ガラ
スの固定電極側にたわみ、シリコン可動電極と各固定電
極の静電容量値がそれぞれ変化するに至る。この静電容
量値を専用ＩＣで電圧に変換して出力される。このよう
な差動静電容量検出の他に歪ゲージ法式あるいは圧電式
検出法式が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、前後方向及び左右方向のクラッシュを確実
に検知するために加速度センサを最適な位置に別々に配
設した場合は、スペースや価格に課題があり、同一パッ
ケージに加速度センサを配設した場合は、特に左右方向
の検知に難があり信頼性に課題があった。従って、本発
明の目的は、小形，低価格で、かつ高信頼性に結び付く
加速度センサ及びコントロールユニット及び車両の乗員
保護システムを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による加速度センサの特徴は、互いにほぼ９０°方向
がずれた加速度を検出することの可能な第１センサ素子
と第２センサ素子とを同一パッケージ内に備える加速度
センサにおいて、第１センサ素子の加速度検出特性は、
アナログ信号特性であり、第２センサ素子の加速度検出
特性は、デジタル信号特性であることにある。

【０００７】また、他の特徴は、第１センサ素子と第２
センサ素子との電源電圧変動によるセンサ出力変化感度
が同等であり、第１センサ素子の加速度検出特性は、第
２センサ素子の加速度検出特性より、検出感度が大きい
特性を有することにある。

【０００８】さらに、別の特徴は、所定の加速度検出特
性を有する第１センサ素子と第２センサ素子とを同一パ
ッケージ内に互いにほぼ９０°方向を違えて配備した加
速度センサであって、前記第１センサ素子は、加速度の
大きさに対応して周波数を変化させた信号を出力する周
波数変化信号特性を有し、前記第２センサ素子は、加速
度の大きさに対応してパルス幅を変化させた信号を出力
するパルス幅変化信号特性を有する点にある。

【０００９】そして、上記目的を達成するコントロール
ユニットは、車両の衝突時などに発生する異なる方向の
加速度を検出するセンサ素子群を有し、該センサ素子群
がどの方向の加速度を検出したセンサ信号であるかを区
別することが可能な識別信号を含んだ当該センサ信号を
出力する加速度検出手段と、前記識別信号及び前記セン
サ信号に基づいて前記異なる方向に対応している各保護
装置を作動させるか否かを判断する判断手段と、該各保
護装置を起動させる起動手段とを備えるものである。

【００１０】本発明によれば、センサ信号がどの方向の
加速度を検出したセンサ信号であるかを区別する識別信
号を含んでいるので、同一パッケージに収納しても前後
及び左右方向のクラッシュを確実に検知する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。図１は、本発明による一実
施例の加速度センサを示す断面図である。図１に示す本
実施例では、加速度センサ１は、第１センサ素子として
の加速度検出素子102と第２センサ素子としての加速度
検出素子202の組み合わせを、リードフレーム1002に固
定しプラスチックレジン1001で形成した同一パッケージ
内に収納した構成としている。 そして、 それぞれの加
速度検出素子 102，202は、「９０°方向に曲折した形状
部分を有するセンサ取付体」としてのリードフレーム100
2に、互いにほぼ９０゜(度)方向を違えて実装されてい
る。

【００１２】そして、それぞれの加速度検出素子102，2
02は、異なる加速度検出特性を有している。これについ
ては、後述する。このような構成とすることによって、
車の進行方向である前後方向のクラッシュ信号と左右方
向のクラッシュ信号(加速度信号)を、それぞれの加速度
検出素子102，202で検出し出力している。なお、プラス
チックレジンで一体成形した本実施例の構成は、プラス
チックによるフルモードパッケージ化が可能となり、コ
スト低減に結び付けることができる利点を有している。

【００１３】次に、上記の各センサ素子(加速度検出素
子102，202)が有する加速度検出特性(センサ出力の形
態)について説明する。
図２は、図１の各センサ素子の加速度検出特性を
示す図である。図２において、横軸は衝突加速度の大き
さを、縦軸はセンサ素子からの出力電圧の大きさを表し
ている。線や線で表わされる特性を有するセンサ素
子のセンサ出力は、加速度に対する出力信号(出力電圧)
の形態がアナログ信号の出力であり、且つ、該感度特性
(検出レベルの変化率)がそれぞれ異なるものである。ま
た、線で表わされる特性を有するセンサ素子のセンサ
出力は、デジタル信号の出力であり、換言すれば、オン
オフ信号の出力である。なお、線で表わされるデジタ
ル信号特性を有するセンサ素子は、図に示すように加速
度検出範囲が変化設定可能なものである。

【００１４】このような特性を有するセンサ素子を利用
して、例えば、第１センサ素子の加速度検出特性(線
の特性)の検出レベルの変化率を 第２センサ素子の特性
(線の特性)よりも大きくして、異なる特性を有する構
成とすれば、 車両の前後および左右の両方向の衝撃を
同一設置個所(センサ素子位置)で検知することができ、
加速度センサ単体ならびにシステムの単純化に結び付け
るものである。即ち、車両構造の違いによって前後及び
左右方向から受ける衝撃特性が違うので、異なる変化率
を有するセンサ素子の該変化率差から、衝突方向の検知
を可能とするものである。

【００１５】同様に、 第１センサ素子の加速度検出特
性をアナログ信号特性(線または線の特性)とし、第
２センサ素子をデジタル信号特性(線の特性)とすれ
ば、 一方の信号はアナログ信号であり、他方の信号は
デジタル信号であるので、衝突方向の検知が可能であ
る。

【００１６】ところで、乗員はドア１枚隔てた場所に居
るので、車両の前後方向よりも左右方向の衝撃に対して
は、衝突から保護装置が作動するまでの時間が短くなけ
ればならない。しかし、一般に加速度センサはドアから
離れた場所 (例えば、コンソールボックス下部近辺)に
設置されているので、 複数個のセンサ素子を同一パッ
ケージ内に収めた加速度センサを用いて前後および左右
方向の保護装置の作動させる場合は、必ずしも上記要求
を満たすとは限らない。特に、第１センサ素子及び第２
センサ素子の加速度検出特性を共にアナログ信号特性と
すると、アナログ信号をマイコンで信号処理し判断する
のに時間が掛かり難しい。 これに対し、一方
のセンサ素子がデジタル信号特性であれば、デジタル信
号の信号処理する時間が短くなるので、すなわち、左右
方向の衝撃に対する第２センサ素子のセンサ素子の加速
度検出特性をデジタル信号特性にする構成であれば、衝
突から保護装置が作動するまでの時間を短縮することが
可能となり、望ましいと言える。

【００１７】以上のように、加速度検出素子102，202の
組み合わせは、線の特性と線の特性の組み合わせ構
成と、線または線の特性と線の特性の組み合わせ
構成とが考えられる。即ち、前者の組み合わせ構成の特
徴は、互いにほぼ９０°方向がずれた加速度を検出する
ことの可能な第１センサ素子と第２センサ素子とを同一
パッケージ内に備える加速度センサにおいて、第１セン
サ素子と第２センサ素子との電源電圧変動によるセンサ
出力変化感度が同等であり、第１センサ素子の加速度検
出特性は、第２センサ素子の加速度検出特性より、検出
感度が大きい特性を有するにある。また、後者の組み合
わせ構成の特徴は、互いにほぼ９０°方向がずれた加速
度を検出することの可能な第１センサ素子と第２センサ
素子とを同一パッケージ内に備える加速度センサにおい
て、第１センサ素子の加速度検出特性は、アナログ信号
特性であり、第２センサ素子の加速度検出特性は、デジ
タル信号特性であることにある。第１センサ素子と第２
センサ素子との電源電圧変動によるセンサ出力変化感度
は同等でも異なっても良い。なお、センサ出力変化感度
が同等とは、方向検知機能上から製作バラツキなどを含
めて使用可能と判断される範囲のことを指している。

【００１８】図３は、本発明による一実施例のセンサ素
子を示す断面図である。本実施例のセンサ素子は、線
または線の特性を有する単一構造となっているセンサ
素子を示すものであり、該単一構造のセンサ素子の複数
個が同一パッケージ内に備えられるものである。

【００１９】本センサ素子は、信号印加部101、加速度
検出素子102、 容量検出部103、増幅部104によって構成
されている。 そして、加速度検出素子102は、梁105、
可動電極106、固定電極107，108、 スペーサ109ａ，109
ｂによって構成されるシリコン板109と、ガラス板110，
111とによって構成されている。容量検出部103は、可動
電極106と固定電極107，108との容量差をアナログ信号
として検出する。

【００２０】即ち、可動電極106は、 加速度による慣性
力を受けることによって紙面の上下方向に変位する。こ
のため、 上下の固定電極107，108と可動電極106間のギ
ャップ(距離)が変化することによって静電容量が変化す
る。これを、容量検出用の信号印加部101と容量検出部1
03によって電気信号に変換し増幅部104で増幅し、 アナ
ログ信号として出力する。

【００２１】図４は、本発明による他の実施例のセンサ
素子を示す断面図である。本実施例のセンサ素子は、線
の特性を有する単一構造となっているセンサ素子を示
すものであり、該単一構造のセンサ素子の複数個が同一
パッケージ内に備えられるものである。
本
センサ素子は、 加速度検出素子202、スイッチング部20
3、増幅部104によって構成されている。 更に、加速度
検出素子202は、可動電極206、固定電極108、スペーサ2
09ａ，209ｂによって構成されるシリコン板209、 ガラ
ス板110，111によって構成されている。 スイッチング
部203は、可動電極206と固定電極108とからデジタル信
号を検出する。

【００２２】即ち、可動電極206は、加速度による慣性
力を受けることによって紙面の上下方向に変位する。こ
のため、固定電極108と可動電極206が接触したり、ある
いは離れたりする。これを、スイッチング部203によっ
て電気信号に変換し増幅部104で増幅し、デジタル信号
として出力する。このような構成とすることによって、
デジタル出力型のセンサ素子を実現できる。なお、図
３，図４に示した第１センサ素子または第２センサ素子
としてのセンサ素子は、加速度検出素子102，202に増幅
部104などを含む構成で示したが、増幅部104などを除い
た加速度検出素子102，202の単体を、第１センサ素子及
び第２センサ素子としても、勿論可である。

【００２３】すなわち、本発明による加速度センサの特
徴は、同一パッケージ内に収納される第１センサ素子と
第２センサ素子は、それらの加速度検出方向が互いに９
０°異なる方向となるように取り付け配置されていて、
かつ、互いに異なる加速度検出特性(検出レベルの変化
率や加速度検出範囲など)を有しているにある。

【００２４】次に、本発明による他の加速度センサにつ
いて、即ち、各センサ素子の他の実装構造の実施例につ
いて、図５〜図１０を参照して説明する。図５は、本発
明による他の実施例の加速度センサを示す断面図であ
る。本実施例の加速度センサは、 加速度検出素子102，
202、 プラスチックレジン1101、リードフレーム1102に
より構成されている。それぞれの加速度検出素子102，2
02は、プラスチックレジン1101の側面に貼り付けられた
「９０°方向に曲折した形状部分を有するセンサ取付体」
としてのリードフレーム1102上に、９０゜方向を違えて
実装されており、車の進行方向となる前後方向のクラッ
シュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ検出し
出力している。

【００２５】図６は、本発明による第３の実施例の加速
度センサを示す断面図である。本実施例の加速度センサ
は、 加速度検出素子102，202、 プラスチックレジン12
01、配線1202、キャップ1203、リードフレーム1204によ
り構成されている。

【００２６】それぞれの加速度検出素子102，202は、パ
ッケージとしてのプラスチックレジン1201の内側面に印
刷された「９０°方向に曲折した形状部分を有するセン
サ取付体」としての配線導体1202上に、９０゜方向を違
えて実装されており、車の進行方向となる前後方向のク
ラッシュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ検
出し出力している。

【００２７】図５，図６に示すような構成とすることに
よって、加速度センサ内のそれぞれのセンサ素子が前後
方向と左右方向からの衝突をそれぞれ検出する。また、
一体形成されたリードフレーム1102あるいは一体形成さ
れた配線導体1202に加速度検出素子102，202が取り付け
られるので、２つの検出素子相互間の取り付け角度誤差
が小さくなり検出精度の向上に繋がる。

【００２８】図７は、本発明による第４の実施例の加速
度センサを示す断面図である。本実施例の加速度センサ
は、加速度検出素子102，202、 金属ステム801、キャッ
プ802、リードピン803により構成されている。
加速度検出素子102，202は金属ス
テム801の同一平面上に実装されているが、どちらか一
方の加速度検出素子は実装方向を９０゜違えて実装され
ている。これによって、車の進行方向となる前後方向の
クラッシュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ
検出し、出力している。なお、同一平面上に実装するよ
うな構成の利点は、組立性の向上にある。

【００２９】図８は、本発明による第５の実施例の加速
度センサを示す断面図である。本実施例の加速度センサ
は、加速度検出素子102，202、セラッミクパッケージ90
1、キャップ902、リードフレーム903により構成されて
いる。加速度検出素子102，202はセラミックパッケージ
901の同一平面上に実装されているが、どちらか一方の
加速度検出素子は実装方向を９０゜違えて実装されてい
る。これによって、車の進行方向となる前後方向のクラ
ッシュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ検出
し、出力している。図８の構成は、同一平面上に実装す
ることによる組立性の向上以外に、図７に比べて、プリ
ント基板にスルーホールが不要でプリント基板に対して
表面実装が可能となり製作性が向上する利点を有する。

【００３０】図９は、本発明による第６の実施例の加速
度センサを示す断面図である。本実施例の加速度センサ
は、図７の実施例に対し、加速度検出素子を２つ縦方向
に重ねて実装し、車の進行方向となる前後方向のクラッ
シュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ検出し
出力している。図１０は、本発明による第７の実施例の
加速度センサを示す断面図である。本実施例の加速度セ
ンサは、図７に実施例に対し、加速度検出素子を２つ横
方向に密着実装し、車の進行方向となる前後方向のクラ
ッシュ信号と左右方向のクラッシュ信号をそれぞれ検出
し出力している。第６の実施例および第７の実施例の構
成は、図７の実施例の構成よりも、実装占有面積が削減
されるという利点がある。

【００３１】以上の図１から図１０に示したような実施
例の構成を用いることによって、車の進行方向となる前
後方向のクラッシュ信号と左右方向のクラッシュ信号を
それぞれ同一設置個所で同時に、容易に検出できると共
に、小型化、低コスト化が可能となる。

【００３２】次に、車両の乗員保護システムについて説
明する。まず、本発明を比較して理解するために従来例
について説明する。図１８は、従来の加速度センサを用
いたシステム構成を示す図である。本従来例では、２つ
のセンサが電源(Ｖcc)−グランドライン(アース)、出力
ライン(Ｖout)共に別々に構成されている。このような
構成においては、例えば、別々の電源−グランドライン
に別々にノイズ等の外乱が侵入(片方ラインのみにノイ
ズが載入)し、センサ動作に影響を与えた場合、センサ
１の出力Vout1とセンサ２の出力Vout2は、それぞれ異な
った挙動を示すため、クラッシュ信号なのかノイズなの
か判断できないということになる。

【００３３】これに対する本発明による乗員保護システ
ムについて、図１１〜図１７を参照して説明する。図１
１は、本発明による加速度センサを用いた一実施例のシ
ステム構成を示す図である。２つの検出方向の異なるセ
ンサ素子を１つのパッケージに納めることによって、電
源−グランドラインがともに共通配線となり、センサ１
とセンサ２のノイズに対する影響は同等となる。また、
１パッケージ化にすることによって共用される配線部分
が多くなり、コモンモードノイズに対しても強くするこ
とができる。従って、両センサ素子が同時に変化したと
きはクラッシュ信号ではないと判断できる。すなわち、
センサ出力の変化がクラッシュ信号によるものか、それ
ともノイズによるものかを容易に判断することができ
る。

【００３４】図１２は、本発明による加速度センサを用
いた他の実施例のシステム構成を示す図である。電源−
グランドラインを共通配線にすると共に、出力ラインも
共通としている例である。１パッケージ化することによ
って、２つのセンサ素子の出力信号を１本の出力伝送ラ
インで伝達することができる。図１２の構成とすること
によって、出力ラインに載ったノイズ影響も分離可能で
ある。即ち、２つの両センサ出力が同時に変化した場合
は、クラッシュ信号ではなくノイズであると判断できる
ものである。また、センサの出力ラインも共用化した本
実施例の構成によれば、端子数の低減などから有利であ
る。

【００３５】すなわち、本発明の他の特徴は、電源−グ
ランドラインを共通配線とし、２つのセンサ素子が受け
る外乱(ノイズ)の影響を同等とし、また、２つのセンサ
素子からのセンサ出力の変化を同期させて、クラッシュ
信号と外乱とを区別する点にある。

【００３６】次に、図１２の構成の具体例について、即
ち、出力ラインも共通とするための実施例について説明
する。図１３は、図１２のシステム構成における一実施
例の信号変換回路を示す図である。図にて、本実施例の
信号変換回路１５の構成と動作を一緒に説明する。一方
のセンサ素子としての加速度検出素子102の出力ｖ₁は、
コンパレータＣonp₁と抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄とコンデンサＣtに
よって周波数に変換される。そして、Ｒ₂＝Ｒ₃、Ｒ₁＝
２Ｒ₂＝Ｒ₄、Ｒ₆＝Ｒ₇とすると、出力Ｖoutの周波数
は、 ｆ＝１／Ｔ＝{１/(２Ｒ₁Ｃt)}・{ｖ₁/((Ｖout/2)−ｖ₁)} (数１) ただし、 Ｖout；出力振幅電圧で表される。

【００３７】また、他方のセンサ素子としての加速度検
出素子102の出力ｖ₂は、コンパレータＣonp₂と抵抗Ｒ₅
〜Ｒ₇とトランジスタＴrによってパルス幅(Ｄuty)に変
換される。 パルス幅(Ｄuty)は、 Ｄuty＝((Ｖout
/2)−ｖ₂)／２(数２) で表される。上記のように、 一方のセンサ素子の出力
ｖ₁は、周波数変化で加速度変化を出力し、他方のセン
サ素子の出力ｖ₂は、 パルス幅変化で加速度変化を出力
するものである。そして、後述するようにマイコン２が
出力Ｖoutを判断する。なお、信号変換回路１５は、図
示のように２個の加速度検出素子102とマイコン２との
間に設置され、加速度センサ１に含まれても含まれなく
ても良い。

【００３８】また、信号変換回路１５から出力される信
号波形は、次の通りである。図１４は、信号変換回路か
ら通常時に出力される信号波形を示す図である。図１５
は、信号変換回路から外乱時に出力される信号波形を示
す図である。図１４に示したように、入力加速度がステ
ップ状の波形で加わった場合は、加速度入力方向(1)の
衝撃の前後においてセンサ(1)の出力の周波数が変化す
る。同様に、加速度入力方向(2)の衝撃の前後において
センサ(2)の出力のパルス幅が変化する。すなわち、１
つの加速度変化を、一方は周波数変化によるセンサ出力
で現わし、他方はパルス幅変化によるセンサ出力で現わ
すことができる。

【００３９】このように周波数変化とパルス幅変化とを
利用して、前後方向のクラッシュ信号と左右方向のクラ
ッシュ信号とを、１本の出力ラインに載せて伝達するこ
とが可能である。換言すれば、２個の加速度検出素子10
2が異なる加速度検出特性を有していても、衝突方向の
検知が可能であると言える。なお、同等の加速度検出特
性を有する２個の加速度検出素子102を用いた方が、誤
組立防止の点で良いと言える。

【００４０】すなわち、本発明のもう一つ別の特徴は、
所定の加速度検出特性を有する第１センサ素子と第２セ
ンサ素子とを同一パッケージ内に互いにほぼ９０°方向
を違えて配備した加速度センサであって、前記第１セン
サ素子は、加速度の大きさに対応して周波数を変化させ
た信号を出力する周波数変化信号特性を有し、前記第２
センサ素子は、加速度の大きさに対応してパルス幅を変
化させた信号を出力するパルス幅変化信号特性を有する
にある。

【００４１】また、図１５に示したように、共通配線ラ
インなどにノイズが入力し、各センサ(1),(2)がともに
ノイズに対し同等の影響を受けた場合は、センサ(1)の
出力の周波数が変化すると、センサ(2)の出力のパルス
幅も同時に変化する。この同時変化の応答波形から、例
えば、マイコンで、クラッシュ信号ではなくノイズであ
ると診断するものである。

【００４２】そして、図１３のような構成とすることに
よって、入出力ラインに載る外乱影響を分離できると共
に、端子数の大幅な低減が可能である。図１８の従来例
では電源、グランド、出力のラインが各１本ずつ、計６
本必要であるが、図１３の実施例では計３本となり、一
つのセンサ分の端子数で実現できる。 な
お、パルス幅変化は積分処理してアナログに変換するこ
とも可能である。また、上記の周波数とパルス幅からな
るデジタル信号採用の構成は、アナログ信号採用の構成
よりも、出力ラインに載ったノイズに対する影響は小さ
くなるので、信頼性が高くなるという利点がある。

【００４３】ところで図１３に示した信号変換手段とし
ての信号変換回路１５の実施例は、２つのセンサ素子の
出力信号を１本の出力伝送ラインで伝達するような、図
１２に示すシステム構成に用いる信号変換回路１５であ
ったが、図１１に示すシステム構成のように２本の出力
伝送ラインで、周波数とパルス幅からなる信号を伝達し
ても可であり、この場合は信号変換回路１５に類似した
回路(図示省略)からなる、後述する周波数信号変換回路
20ａと、パルス幅信号変換回路20ｂとを用いれば良い。

【００４４】換言すれば、２個の加速度検出素子102が
同等の加速度検出特性を有し、信号処理手段としての
「類似の信号変換回路」を採用し、２本の出力伝送ライン
で、周波数とパルス幅からなる「識別を含むセンサ信号」
を出力すれば、衝突方向の検知が可能であると言える。

【００４５】次に、本発明による加速度センサを用いた
エアバッグシステムの例について説明する。図１６は、
本発明による一実施例の車両の乗員保護システムを示す
図である。エアバッグシステムの車両実装状態を示して
いる。図１７は、本発明による一実施例のコントロール
ユニットを示す図である。図１６において、車両の乗員
保護システムは、コントロールユニット１４と、フロン
トエアバッグ１２と、サイドエアバッグ１３と、警報器
１１とを含み構成される。そして、コントロールユニッ
ト１４は、本発明による加速度センサ１を含み構成され
て、保護装置としてのフロントエアバッグ１２やサイド
エアバッグ１３などをの作動(起動)を制御している。

【００４６】図１７において、コントロールユニット１
４は、加速度センサ１と、ＣＰＵ３やメモリ４により構
成されるマイコン２と、バッテリ電圧をレギュレートま
たは昇圧する電源部５と、クラッシュ時の情報を記録す
るクラッシュレコーダ６と、フロントエアバッグ用の起
動回路７ａ,サイドエアバッグ用の起動回路７ｂ,フェイ
ルセーフ回路８と、警報回路９と、セーフィングセンサ
１０ａ,１０ｂとから構成される。本実施例の前方衝突
検出用の加速度検出素子102、 側方衝突検出用の加速度
検出素子202によって検出されたクラッシュ信号の基づ
いて、 マイコン２中のＣＰＵ３が、保護装置(エアバッ
グ)を作動させるか否かを判断する。判断処理と同時に
ＲＡＭ等で構成されたメモリ４に逐次最新の加速度信号
が記録される。

【００４７】ＣＰＵ３によりエアバッグを起動(作動)さ
せるべきと判断されると、その衝突前後の加速度センサ
からの出力波形をＥＰＲＯＭ等のクラッシュレコーダ６
に記録される。同時に、ＣＰＵ３から、フロントエアバ
ッグ１２やサイドエアバッグ１３を駆動させるための起
動信号が起動回路７ａ,７ｂに送られ、 フロントエアバ
ッグ１２またはサイドエアバッグ１３が展開される。起
動回路とエアバッグの間にはセーフィングセンサと呼ば
れる比較的低加速度の検出範囲の加速度検出特性を有す
る加速度センサが、直列に接続されており、システムの
安全性、信頼性を高めている。

【００４８】更に、エアバッグシステムは安全装置であ
るため、その信頼性が非常に重要である。そのため、マ
イコン２により各部品の故障を常に監視しており、万
一、故障が発生するとクラッシュレコーダ６にその故障
内容や時間等が記録される。また、フェイルセイフ回路
８が働き、駆動回路７ａ，７ｂの動作をフェイルセイフ
モードに固定し、フロントエアバッグ１２とサイドエア
バッグ１３の動作を制御すると同時に、警報回路９に信
号が送られ、ランプやブザー等の警報器が作動して、乗
員に故障を知らせるように構成されている。このような
システム構成にすることにより、安価で高精度に各種安
全装置を構築できるという効果がある。また、高信頼性
のシステムを構築できるという効果もある。

【００４９】以上を纏めると次の通りである。図１９
は、本発明による実施例の乗員保護システムの比較を示
す図である。図１９(ａ)では、加速度センサ１は、アナ
ログ信号特性を有する第１センサ素子としての加速度検
出素子102と、 第１センサ素子とは異なる方向の加速度
を検出するように配設され、かつ、デジタル信号特性を
有する第２センサ素子としての加速度検出素子202とを
含み構成される。 即ち、異なる方向の加速度を検出す
るように設定された各センサ素子が、どの方向の加速度
を検出したセンサ信号であるかを区別することが可能な
アナログ信号とデジタル信号という識別信号を含んだセ
ンサ信号を出力する構成である。

【００５０】コントロールユニット１４は、加速度検出
手段としての加速度センサ１と、判断手段としてのマイ
コン２と、起動手段としての起動回路７(７ａ，７ｂ)と
を含み構成される。そして、コントロールユニット１４
がフロントエアバッグ１２とサイドエアバッグ１３の動
作を制御する車両の乗員保護システムである。なお、コ
ントロールユニット１４が加速度センサ１を含まない構
成としても可である。勿論、各センサ素子が前述の線
および線の特性のアナログ信号特性を有するものであ
っても可である。

【００５１】図１９(ｂ)では、加速度センサ１は、アナ
ログ信号特性を有する第１センサ素子としての加速度検
出素子102と、アナログ信号特性を有し、 且つ、第１セ
ンサ素子とは異なる方向の加速度を検出するように配設
した第２センサ素子としての加速度検出素子102と、 信
号変換手段としての周波数信号変換回路20ａならびにパ
ルス幅信号変換回路20ｂとを含み構成される。

【００５２】この場合は、 加速度検出素子102と周波数
信号変換回路20ａの組み合わせ、及び加速度検出素子10
2とパルス幅信号変換回路20ｂの組み合わせの構成が、
各センサ素子に該当し、これらの各センサ素子は、異な
る方向の加速度を検出したセンサ信号であることを区別
することが可能な周波数信号とパルス幅信号という識別
信号を含んだセンサ信号を出力する構成である。そし
て、コントロールユニット１４は、加速度検出手段とし
ての加速度センサ１と、判断手段としてのマイコン２
と、起動手段としての起動回路７とを含み構成される。

【００５３】図１９(ｃ)の実施例は、図１３に示す信号
変換手段としての信号変換回路１５(周波数・パルス幅同
時変換回路)を採用した場合である。 加速度センサ１
は、アナログ信号特性を有する第１センサ素子としての
加速度検出素子102と、 アナログ信号特性を有し、且
つ、第１センサ素子とは異なる方向の加速度を検出する
ように配設した第２センサ素子としての加速度検出素子
102とを含み構成される。コントロールユニット１４
は、信号変換回路１５と、判断手段としてのマイコン２
と、起動手段としての起動回路７とを含み構成される。

【００５４】本実施例の構成の場合は、加速度センサ１
と信号変換回路１５との組み合わせの構成が加速度検出
手段に該当し、該加速度検出手段が異なる方向の加速度
を検出したセンサ信号であることを区別することが可能
な周波数信号とパルス幅信号という識別信号を含んだセ
ンサ信号を出力することになる。本構成は、マイコン２
を含むプリント基板回路に信号変換回路１５を形成した
方が有利である場合に採用される。このように、加速度
センサ１とコントロールユニット１４とを個別に構成す
ることも可能であり、本発明は上記のような「組み合わ
せ構成の違い」に拘束されるものではない。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、前後方向はもちろん左
右方向の衝突も的確に検知するセンサ素子を同一パッケ
ージに収納したので、信頼性と小形，低価格が並立する
加速度センサを提供できる効果がある。また、該加速度
センサを使用したコントロールユニットや乗員保護シス
テムであれば、前後および左右方向の衝突を的確に検知
することができ、さらに、ノイズに強くなるものである
ので、乗員保護システムの信頼性向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の加速度センサを示す断
面図である。

【図２】図１の各センサ素子の加速度検出特性を示す図
である。

【図３】本発明による一実施例のセンサ素子を示す断面
図である。

【図４】本発明による他の実施例のセンサ素子を示す断
面図である。

【図５】本発明による他の実施例の加速度センサを示す
断面図である。

【図６】本発明による第３の実施例の加速度センサを示
す断面図である。

【図７】本発明による第４の実施例の加速度センサを示
す断面図である。

【図８】本発明による第５の実施例の加速度センサを示
す断面図である。

【図９】本発明による第６の実施例の加速度センサを示
す断面図である。

【図１０】本発明による第７の実施例の加速度センサを
示す断面図である。

【図１１】本発明による加速度センサを用いた一実施例
のシステム構成を示す図である。

【図１２】本発明による加速度センサを用いた 他の実
施例のシステム構成を示す図である。

【図１３】図１２のシステム構成における一実施例の信
号変換回路を示す図である。

【図１４】図１３の信号変換回路から通常時に出力され
る信号波形を示す図である。

【図１５】図１３の信号変換回路から外乱時に出力され
る信号波形を示す図である。

【図１６】本発明による一実施例の車両の乗員保護シス
テムを示す図である。

【図１７】本発明による一実施例のコントロールユニッ
トを示す図である。

【図１８】従来の加速度センサを用いたシステム構成を
示す図である。

【図１９】本発明による実施例の乗員保護システムの比
較を示す図である。

【符号の説明】

１…加速度センサ、２…マイコン、３…ＣＰＵ、４…メ
モリ、５…電源部、６…クラッシュレコーダ、７，７
ａ，７ｂ…起動回路、８…フェイルセーフ回路９…警報
回路、１０ａ,１０ｂ…セーフィングセンサ、11…警報
器、12…フロントエアバッグ、13…サイドエアバッグ、
14…コントロールユニット、15…信号変換回路、20ａ…
周波数信号変換回路、20ｂ…パルス幅信号変換回路、10
1…信号印加部、102，202…加速度検出素子、103…容量
検出部、104…増幅部、105…梁、106，206…可動電極、
107，108…固定電極、109，209…シリコン板、109ａ，1
09ｂ，209ａ，209ｂ…スペーサ、110，111…ガラス板、
203…スイッチング部、801…金属ステム、802，902，12
03…キャップ、803…リードピン、901…セラッミクパッ
ケージ、903，1002，1102，1204…リードフレーム、100
1，1101，1201…プラスチックレジン、1202…配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 正則 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 浅野 保弘 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 杉沢 由紀子 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 林 雅秀 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 鈴木 清光 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いにほぼ９０°方向がずれた加速度を検
   出することの可能な第１センサ素子と第２センサ素子と
   を同一パッケージ内に備える加速度センサにおいて、 前記第１センサ素子の加速度検出特性は、アナログ信号
   特性であり、前記第２センサ素子の加速度検出特性は、
   デジタル信号特性であることを特徴とする加速度セン
   サ。
2. 【請求項２】互いにほぼ９０°方向がずれた加速度を検
   出することの可能な第１センサ素子と第２センサ素子と
   を同一パッケージ内に備える加速度センサにおいて、 前記第１センサ素子と前記第２センサ素子との電源電圧
   変動によるセンサ出力変化感度が同等であり、 前記第１センサ素子の加速度検出特性は、前記第２セン
   サ素子の加速度検出特性より、検出感度が大きい特性を
   有することを特徴とする加速度センサ。
3. 【請求項３】所定の加速度検出特性を有する第１センサ
   素子と第２センサ素子とを同一パッケージ内に互いにほ
   ぼ９０°方向を違えて配備した加速度センサであって、 前記第１センサ素子は、加速度の大きさに対応して周波
   数を変化させた信号を出力する周波数変化信号特性を有
   し、 前記第２センサ素子は、加速度の大きさに対応してパル
   ス幅を変化させた信号を出力するパルス幅変化信号特性
   を有することを特徴とする加速度センサ。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
   おいて、前記第１センサ素子と前記第２センサ素子は、
   前記パッケージが内包する「９０°方向に曲折した形状
   部分を有するセンサ取付体」に取り付けられていること
   を特徴とする加速度センサ。
5. 【請求項５】車両の衝突時などに発生する異なる方向の
   加速度を検出するセンサ素子群を有し、該センサ素子群
   がどの方向の加速度を検出したセンサ信号であるかを区
   別することが可能な識別信号を含んだ当該センサ信号を
   出力する加速度検出手段と、 前記識別信号及び前記センサ信号に基づいて前記異なる
   方向に対応している各保護装置を作動させるか否かを判
   断する判断手段と、 該各保護装置を起動させる起動手段とを備えることを特
   徴とするコントロールユニット。
6. 【請求項６】請求項５において、前記センサ素子群は、
   同一パッケージ内に収納されていることを特徴とするコ
   ントロールユニット。
7. 【請求項７】請求項５に記載のコントロールユニットを
   備えることを特徴とする車両の乗員保護システム。