JPS5842519B2 - シヨウトツケンチソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の衝突を検知するために衝突により機
械的変位に応答する衝突センサを取付けて衝突速度に応
じた信号を取出し、この信号から衝突状態を判別するも
のであり、例えば乗員保護用ガスバックの作動制御のた
めに用いられる衝突検知装置に関するものである。

従来考えられているこの種の一般的な装置に於いては、
衝突センサの出力信号を電気的接点を有して物理的かつ
非破壊的に切離可能な接点コネクタによって衝突状態の
判定を行う信号処理回路に伝送していた。

ここに、接点式のコネクタは、接点不良が生じないこと
が必要である。

本発明は上記の事情に鑑みて、接点コネクタを有さない
衝突検出装置を提供することを出発目的とする。

この目的達成のため本発明者は、衝突の際にエネルギー
発生源として作用する衝突セシサを使用し、そのエネル
ギーを利用して交流信号を発生するようになし、この交
流信号をトランスの巻線結合による誘導結合を行なう無
接点コネクタを介して信号処理回路へ送ることに着眼し
た。

しかし、この場合、衝突センサ自身が発生する交流信号
を伝送信号とすると、センサ信号は衝突の状況により周
期等の波形要素が変わるため、伝送の確実性の点で信頼
性が劣ることが問題となった。

そこで、本発明では、衝突信号を所定周波数の規則的な
波形に変換することにより、磁気的結合による無接点コ
ネクタにおける伝達確実性を高めることを目的とするも
のである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

先ず、第１図に衝突検知のための衝突センサとして発電
センサを用いたときの自動車への取付配置図を、第２図
に前記発電センサの断面図を、第３図に発電センサより
の交流検出信号の周期測定方式のタイムチャートを示す
。

さて、第１図に於いて、１は自動車（以下車両と記す。

）、２は発電センサ、３はバンパーである。即ち、衝突
時にバンパー３は車体後方へ移動するのでそのときの移
動速度に対応して発電センサ２の出力に交流検出信号が
得られる。

第２図において、２１は発電センサ２の磁性体製のシャ
フトで、その長手方向に所定間隔にて突起歯を設けて一
端をバンパー３に連結したものである。

２２は永久磁石、２３．２４は磁性体製のステータコア
、２５は発電巻線で、その出力取出線２６，２７より交
流検出信号を取出すものである。

このセンサ２は、衝突時に第３図Ａに示すような時間ｔ
に対してその衝突速度に応じた周期の交流検出信号を発
生する。

この交流検出信号は例えば第３図Ｂのパルスに整形され
、このパルスを分周して第３図Ｃ図示の周期信号を得る
。

この周期信号の周期Ｔ１．Ｔ２を基準となる第３図り図
示のクロックパルスを用いて設定周期と比較してＴ１又
はＴ２が設定周期より短いとき即ちＴ１又はＴ２の時間
幅内に前記クロックパルスが予め定められた値より少い
数しか入っていないとき（第３図では５〜６個入ってい
る。

）ガスバックの雷管に点火を行うべく第３図Ｅの点火を
行うべく第３図Ｅの点火指示信号を時刻ｔｆの時点に発
生することができる。

このような作動を行うための本発明の案出過程の構成を
第４図に示す。

この図において、４は無接点コネクタ、４１は幅対体を
なす二次巻線であり、発電センサ２よりの交流信号を一
次巻線４１と二次巻線４２間の電磁誘導を利用した無接
点にて伝送するものである。

５は前記第３図Ａ−Ｅの周期測定方式に従った信号処理
を行う信号処理回路、６は点火指令を行うイグナイタ、
７は点火フィラメントである。

今、衝突が生じて発電センサ２より第３図Ａの交流を発
生すると、その交流信号は無接点コネクタ４を介して信
号処理回路５に入る。

この信号処理回路５で処理した結果として第３図Ｅに示
すような点火指示信号をイグナイタ６に送り、フィラメ
ント７を点火させる。

次に、前記無接点コネクタ４の構成を巻線結合した第５
図の断面図にて説明する。

４３は磁性材で作られた外側コアで、二次巻線４２が一
体的に結合しである。

４４は内側コアで、−次巻線４１が一体的に結合しであ
る。

４７．４８は二次巻線４２の出力線、４５．４６は一次
巻線４１の入力線である。

従って、入力線４５．４６を発電センサ２の発電巻線２
５に接続し、又出力線４７゜４８を信号処理回路５に接
続することになる。

４９はコア４３．４４の一部の嵌着部で、外側コア４３
に内側コア４４を強く押込むことによって外側コア４３
と内側コア４４は互いにしっかりと結合することになり
、従って一次巻線４１と二次巻線４２の結合は物理的か
つ非破壊的に切離可能な構造となり、必要なときには内
側コア４４の中心部分を強く押すことによって両者を切
離すことができる。

以上第５図の図示の無接点コネクタ４は金属接触がなく
、従って接触不良によるトラブルが解決される。

しかして、上述した構成において、無接点コネクタ４は
発電巻線２５の発電出力そのものの交流信号を鉄芯穴ト
ランス式の一次巻線４１と二次巻線４２にて信号処理回
路５へ伝送していたが、この際には前記無接点コネクタ
の周波数特性として１〜２ ｒＫＨｚｊ位の周波数の交
流信号を伝達するのが最大であり、また衝突速度により
発電周波数が変わることが問題視される。

以下第６図に示す本発明の実施例について説明する。

２００はセンサ部で、発電センサ２の発電巻線２５と他
の回路を組合せたものである。

８０１は信号処理回路５の機能をチェックするチェック
用スイッチで、例えば車両の始動を行うためのスタータ
スイッチで兼用させてもよい。

８０２はチェック用スイッチ８０１の開放時に信号処理
回路５−の印加電圧を零にする抵抗、８０３はバッテリ
、８は故障時にそれを警報する故障警報装置である。

次に、信号処理回路５について説明すると、５０１はチ
ェック時と衝突を検知する時とを切替える信号を受ける
切替入力端子、５０２は前記チェック用スイッチ８０１
と連動する切替スイッチで、５０３はチェック用端子、
５０４は衝突検知用端子である。

５０５はチェック用の電源信号を発生する電源発振器、
５０６は信号検出用負荷抵抗、５０７，５０８は信号入
力端子、５０９は信号検出用負荷抵抗５０４の両端電圧
を検出して増幅する差動増幅器（ＯＰアンプ）、５１０
は前記差動増幅器５０９の出力信号を処理するマイクロ
コンピュータ、５１１は信号周期を測定するための第１
のカウンタ、５１２は信号周期を測定するための第２の
カウンタである。

センサ部２００において、２０１は高周波数阻止用チョ
ークコイル、２０２はチェック時の電源信号の整流用ダ
イオード、２０３は平滑コンデンサで、チェック時の電
源発振器５０５の電源信号の周波数では両端電圧が著し
く低下せず、かつ発電センサ２よりの極めて低い周波数
の交流信号に対しては充分はやく両端電圧が低下すべく
その静電容量を選んでいる。

これは例えば電源発振器５０５の周波数を１００ ｒＫ
ＨｚＪ 、発電センサ２の衝突時交流信号の周期を２
（ｍｓｅｃ、１（ＩＣＫＨｚ）相当）に選んでおくこと
によって前記条件は容易に選択できる。

２０７は電源発振器５０５の発振周波数に対してバイパ
スし交流検出信号の周波数に対して阻止するバイパスコ
ンデンサ、２０４゜２０５．２０６はリング発振器２１
０を構成する発振用インバータ、２０８，２０９はイン
バータ２０４．２０５，２０６に対する電源端子を示す
。

即ち、これ等論理素子はその電源端子に於いて接地端子
２０９と正端子２０８との間で接続されている（図示さ
れていない。

）。なお、図面に示すブ七ツク線図及び差動増幅器、論
理素子等についての電源の配置図は省略しである。

以上の構成において、チェック時には電源発振器５０５
から無接点コネクタ４を介して電力が送り込まれリング
発振器２１０が発振する。

又衝突時には発電センサ２の出力の交流検出信号は無接
点コネクタ４の一次巻線４１、チョークコイル２０１、
ダイオード２０２を介してコンデンサ２０３に到来し、
リング発振器２１０はコンデンサ２０３より電源供給を
受けて発振する。

又発電センサ２よりの交流検出信号の極性が反転すると
コンデンサ２０３の容量が小さいので電荷が放電してし
まい前記リング発振器２１０は電源が断たれて発振を停
止する。

次に、マイクロコンピュータ５１０を含む信号処理回路
５内で行われる信号処理について第７図のフローチャー
トに従って説明する。

先ず、電源が投入されてマイクロコンピュータ５１０が
作動しはじめる。

この状態がスタート（Ｓ ｔａｒｔ ）ＳＴＯである。

そして、第１のステップＳＴ１ですべてのカウンタやフ
リップフロップはリセットされる。

次に、第２のステップＳＴ２になるとここで信号検知時
即ちＤＥＴＥＣＴか回路検査時即ｍかが見わけられる。

すなわち、第６図に於いて例えばチェック時にはチェッ
ク用スイッチ８０１が閉じ、それに応じて切替スイッチ
５０２がチェック用端子５０３に接続される状態となり
、反対に衝突検出時にはチェック用スイッチ８０１は開
放、それに従って又は連動して動く切替スイッチ５０２
は衝突検知用端子５０４に接続される状態となる。

このような２種の状態の内まずチェック時の場合につい
て説明する。

今、チェック時であればＣＨＥＣＫの方向に進んで先ず
チェック用第３のステップＣ３Ｔ３としてパワークロッ
ク即ち電源発振器５０５の電源信号が現在Ｌレベルであ
るかＨレベルであるかのタイミングが調べられる。

もし、ＨレベルであればもどりＬレベルになるまで待機
する。

やがてＬレベルになるとチェック用第４のステップＣ３
Ｔ４に進む。

このチェック用第４のステップＣ３Ｔ４において、前記
差動増幅器５０９は信号検出用負荷抵抗５０６の両端電
圧を増幅しており、この差動増幅器５０９のゲインは充
分に大きい。

また、電源発振器５０５の出力の電源信号は無接点コネ
クタ４を介してセンサ部２００に入る。

この交流電源信号はチョークコイル２０１、ダイオード
２０２を介して整流されコンデンサ２０３を充電する。

この充電電圧がある程度上昇するとこのコンデンサ２０
３の両側電圧を電源としている発振用インパーク２０４
，２０５゜２０６は作動状態に入る。

この場合、前記発振用インパーク２０４，２０５，２０
６としてＣＭＯ８即ちコンプリメンタリ−シンメトリモ
ストランジスタを利用したものではその電源が２〜３■
になると発振する。

もしこのチェック時に発電センサ２の発電コイル２５の
リード線が断線しているとコンデンサ２０３には充電が
起こらないので発振用インバータ２０４，２０５，２０
６よりなるリング発振器２１０は発振しない。

その他発振用インバータ２０４，２０５，２０６が破損
している場合もリング発振器２１０は発振せず異状モー
ドであることを示す。

なお、前記リング発振器２１０の発振周波数は前記電源
発振器５０５の発振周波数よりも数倍高い。

従って、前記リング発振器２１０よりの発振信号はチョ
ークコイル２０１を通過せず、信号処理回路５内の信号
検出用負荷抵抗５０６に電源発振器５０５による電源信
号に重畳する形で現われる。

またこの重畳された前記発振信号は電源信号の電圧より
充分小さく、従って差動増幅器５０９の出力には電源発
振器５０５の電源信号のＬレベルの間のみ充分増幅され
た形で現われる。

これにより、第７図に於けるチェック用の第４のステッ
プＣ３Ｔ４に於いては、差動増幅器５０９の出力電源信
号がＨレベルにあるときにはそのままＬレベルがくるま
で待機とており、次に電源信号のＬレベルが到来すると
第１のカウンタ５１１をスタートさせる。

これがチェック用第５のステップＣ３Ｔ５である。

次に、チェック用第６のステップＣ３Ｔ６に進むと第１
のカウンタ５１１がオーバーフローしているかどうかが
調べられる。

このとき、オーバーフローしていなければ更にチェック
用第７のステップＣ３Ｔ７に進み、差動増幅器５０９の
出力がＬレベルになっている間はチェック用第６のステ
ップＣ３Ｔ６にもどって第１のカウンタ５１１のオーバ
ーフローを調べる。

もし、この間で第１のカウンタ５１１がオーバーフロー
してしまえば前記リング発振器２１０が発振していない
。

つまり発振していれば必ず差動増幅器５０９の出力がＨ
レベルになり、次のチェック用第８のステップＣ３Ｔ８
で前記第１のカウンタ５１１がリセットされるがその間
にはこの第１のカウンタ５１１がオーバーフローしない
ようにそのカウント容量が選んである。

なお、第１のカウンタ５１１は例えばマイクロコンピュ
ータ５１０を動かすクロックパルスを計数しており、こ
のクロックパルスは前記リング発振器２１０の発振周波
数より更に数倍高く選んである。

更に、第１のカウンタ５１１がオーバーフローすると故
障であると判定し、故障警報装置８によってそれを表示
する。

次に、チェックを終えて故障のないことを確認すると、
チェック用スイッチ８０１を開放し、切替スイッチ５０
２が衝突検知用端子５０４に接続され、衝突を検知する
ＤＥＴＥＣＴ方向のディテクト用筆３のステップＤＳＴ
３に進む。

このディテクト用筆３のステップＤＳＴ３では第１のカ
ウンタ５１１、第２のカウンタ５１２はリセットされる
。

次に、ディテクト用筆４のステップＤＳＴ４では差動増
幅器５０９の出力が調べられＬレベルであるならば衝突
が起っていないとしてそのままステップはここで止まっ
ている。

もし衝突が起こると発電センサ２は第２図のような構造
をしており、第３図のような波形の交流検出信号を発生
するから、この交流検出信号をうけることによりダイオ
ード２０２を介してコンデンサ２０３は充電される。

更に、発電センサ２の無接点コネクタ４側の端子電圧が
正になるとチェック時のときと同様にしてリング発振器
２１０が発振する。

更に前記端子電圧が負になるとリング発振器２１０の発
振は停止する。

この作動においてコンデンサ２０３の容量が小さくかつ
このコンデンサ２０３の負荷（リング発振器２１０）が
ある程度重ければ、前記コンデンサ２０３の両端電圧よ
りなる電源電圧がなくなるという理由でリング発振器２
１０は確実に発振が止まる。

この過程は信号処理回路５の中では次のように処理され
る。

すなわち、衝突が起こると発電センサ２の発電巻線２５
は発電し、前述のごとくリング発振器２１０は発振する
から、差動増幅器５０９の出力に発振波形が現われる。

そして、との差動増幅器５０９の出力にＨレベルが現わ
れると第２のカウンタ５１２がスタートし、前記クロッ
クパルスをカウントする。

次に、前記差動増幅器５０９の出力にＬレベルが現われ
ると第１のカウンタ５１１がスタートする。

これがディテクト用筆５のステップＤＳＴ５である。

次に、ディテクト用筆６のステップＤＳＴ６に進むと第
１のカウンタ５１１がオーバーフローしているか否かが
調べられる。

更に、ディテクト用筆６のステップＤＳＴ６で差動増幅
器５０９の出力がＬレベルであればそのまま第１のカウ
ンタ５１１はカウントを続け、Ｈレベルになるとディテ
クト用筆７のステップＤＳＴ７として第１のカウンタ５
１１はリセットされる。

更に、ディテクト用筆８のステップＤＳＴ８として差動
増幅器５０９の出力がＨレベルであればそのままであり
、Ｌレベルになるとディテクト用筆９のステップＤＳＴ
９に進み第１のカウンタ５１１が再スタートとして、デ
ィテクト用筆６のステップＤＳＴ６即ち第１のカウンタ
５１１がオーバーフローしているか否かを調べるステッ
プにもどる。

すなわち、差動増幅器５０９の出力にＨレベルが生じる
までの時間が長いと第１のカウンタ５１１はオーバーフ
ローするのであるが、これは発電センサ２よりの交流検
出信号の極性が反転してリング発振器２１０が発振を止
めている状態を示す。

従って、次のＨレベルが差動増幅器５０９の出力に到来
するときには第２のカウンタ５１２が作動しはじめて丁
度−周期が経過したことになるから、このときの第２の
カウンタ５１２が計数したクロックパルスの数が、予め
定められた設定値より小さいときにはガスバック（ＧＡ
ＳＢＡＧ）に点火する。

又、計数値が設定値より大きいとき第２のカウンタ５１
２はオーバーフローするように設計されており、このと
き第１のステップＳＴ１にもどって上述の信号処理を繰
返す。

この様子をディテクト用筆６のステップＤＳＴ６の枝分
れ以後で示している。

従って、この枝分れ以後の点火用第７のステップＤＳＴ
７ａで差動増幅器５０９の出力がＬレベルであればカウ
ントを続け、次にＨレベルになっても第２のカウンタ５
１２がオーバーフローしていなければガスバックの点火
指示信号がイグナイタ６に送られ、フィラメント７に点
火し、バック開袋を行い乗員を保護する。

以上のようにして作動するがこのときの各部電圧波形を
第８図に示す。

第８図Ａは第３図Ａと同じく発電センサ２の出力となる
交流検出信号、Ｆは信号検出用負荷抵抗５０６の衝突時
の両端電圧波形、Ｇは第１のカウンタ５１１のスタート
及びオーバーフローのタイミング、Ｈは第２のカウンタ
５１２のスタート及びオーバーフローのタイミング、■
はガスバック開袋用のトリガ信号をそれぞれ示すタイム
チャートである。

先ず、衝突が起こると第８Ａの交流検出信号が発電セン
サ２の出力に現われる。

この交流検出信号によってリング発振器２１０はその正
の電圧部分で発振する。

これにより、差動増幅器５０９の出力の立上がり時点ｔ
ｌｌで第２のカウンタ５１２のカウントがスタートする
。

更に、その立下がり時点ｔ１２で第１のカウントがスタ
ートする。

以下第１のカウンタ５１１は差動増幅器５０９の出力の
立上がり時点ｔ１３．・・・６１Ｊセツトされ、立下が
り時点ｔ１４、・・・のたびに再びスタートする。

この間は短くオーバーフローすることはない。

ところが立下がり時点ｔｌＧ以後は次の立上がり時点ｔ
２１まで差動増幅器５０９の出力はＨレベルにならず第
８図Ｇの時刻ｔｏｖｌで第１のカウンタ５１１はオーバ
ーフローする。

さらに、第８図Ｈの時刻ｔｏｖ２の時点に達すると第２
のカウンタ５１２もオーバーフローするから、上述の信
号処理を繰返すことになる。

以下時刻ｔ２１で再び第２のカウンタ５１２のカウント
がスタート、時刻ｔ２２の立上がり時点で第１のカウン
タ５１１のカウントがスタート、次の時刻ｔｏｖｌで第
１のカウンタ５１１がオーバーフローするが、分度は次
の時刻ｔ３１の時点即ち前記交流検出信号の第３回目の
立上がりに至っても第２のカウンタはオーバーフローし
ないからこの時刻ｔ３１においてガスバック開袋の為の
トリガ信号が第８図工図示のごとく発生する。

上記に説明した実施例では、発電センサ２の発電巻線２
５より発生する交流検出信号をより高い周波数の発振信
号にて変調しているため、無接点コネクタ４における一
次巻線４１と二次巻線４２間の巻線結合の電磁密度を第
１実施例の場合に比べて低くしても信号の伝達が可能に
なる。

従って、第５図図示の無接点コネクタ４の構造において
、その外側コア４３および内側コア４４を絶縁体にて構
成することもできる。

なお、前記無接点コネクタ４の構造としては第４図図示
のものに限らず、例えば第９図のごとく構成してもよい
。

すなわち、この第９図において、第５図と同じものには
同じ符号が付しであるため、相違する点のみ説明する。

５０は外部からの保護用カバー ５１は二次巻線４２の
巻枠、５２は一次巻線４１の巻枠であり、この両巻枠５
１，５２はいずれも絶縁体製のものである。

さらに、二次巻線４２および巻枠５１を一体的に、又−
次巻線４１および巻枠５２を一体的に結合してあり、ま
た両巻枠５１，５２間は嵌着結合しており、両者を互い
に引張ることにより物理的かつ非破壊的に切離すことが
できるようにしている。

なお、衝突センサとして上述の実施例では全て発電巻線
２５を利用した発電センサ２を例示したが、本発明はこ
れに限らず、例えば圧電素子を利用したもの等衝突に応
じた検出信号を発生するものであればその他どのような
ものでもよい。

以上詳細に説明したように本発明においては、車体衝突
部に取付けられて衝突速度に応じた交流信号を発生する
衝突センサと衝突状態を判別処理する信号処理回路の結
合を行う伝送路の途中に、電気的誘導場を作る輻射体と
これに誘導する誘導体とからなる無接点コネクタを設け
ているから、接点式コネクタが本来有している接触不良
の問題が解消され、しかも衝突センサの発生する電気エ
ネルギを利用して所定の周波数の発振信号を発生するよ
うにしたため、無接点コネクタの権威を簡単化でき、ま
た伝送の確実性を高めることができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明になる衝突検知装置の実施例を示すも
ので、第１図は自動車における衝突センサの取付配置図
、第２図は衝突センサの断面図、第３図は周期測定方式
のタイムチャート、第４図は衝突センサの使用例を示す
ブロック線図、第５図は第４図中の無接点コネクタの断
面図、第６図は本発明装置の実施例を示すブロック線図
、第７図、第８図は第６図図示装置の作動説明に供する
フローチャートおよびタイムチャート、第９図は無接点
コネクタの他の実施例の構造を示す断面図である。 ２・・・・・・衝突センサをなす発電センサ、３・・・
・・・自動車のバンパー ４・・・・・・無接点コネク
タ、５・・・・・・信号処理回路、２１・・・・・・所
定間隔にて突起歯を設けた磁性体製シャフト、２２・・
・・・・永久磁石、２３゜２４・・・・・・磁性体製ス
テークコア、２５・・・・・・発電巻線、２６．２７・
・・・・・出力取出線、４１・・・・・・輻射体をなす
一次巻線、４２・・・・・・誘導体をなす二次巻線、２
００・・・・・・センサ部、２０１・・・・・・高周波
数阻止用チョークコイル、２０２・・・・・・整流用ダ
イオード、２０３・・・・・・充電用コンデンサ、２０
４．２０５ 。 ２０６・・・・・・インバータ、２０７・・・・・・バ
イパスコンデンサ、２１０・・・・・・リング発振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 衝突により衝突速度に応じた周期の交流信号を発生
   する衝突センサと、この衝突センサの交流信号から直流
   電源を作る電源回路と、この電源回路より電力を供給さ
   れ前記交流信号より高い周波数で発振し、かつ前記交流
   信号に応じた周期で断続する発振回路とより戊るセンサ
   部と、 このセンサ部からの出力を入力として前記発振回路の発
   振信号があるか否かを判別する手段、この手段の出力を
   受は発振信号が存在することの出力信号を条件にこの発
   振の断続周期が予め定めた設定値より大きいか小さいか
   を比較する手段よりなり、該比較手段の結果を出力する
   信号処理回路部と、を備え、かつ 前記センサ部と前記信号処理回路部とは前記センサ部の
   発振信号をエネルギー源として磁気誘導場を作る一次巻
   線およびこれと磁気的に結合された二次巻線を備えた無
   接点コネクタにより接続されている、 ことを特徴とする衝突検知装置。