DE4209140C2

DE4209140C2 - Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme

Info

Publication number: DE4209140C2
Application number: DE4209140A
Authority: DE
Inventors: Sadayasu Ueno; Seikou Suzuki; Hirokazu Fujita; Kazuo Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2012-03-21
Also published as: US5387819A; DE4209140A1; KR100221798B1; KR920018485A; JPH04292242A; JP2761303B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufprallerfas sungseinrichtung für Gaskissensysteme und insbesondere eine Aufprallerfassungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die eine Prüffunktion für ein Kraftfahr zeug-Gaskissensystem (Airbag-System) aufweist. Eine sol che Aufprallerfassungseinrichtung ist aus der US 4 950 914 bekannt.

Für Kraftfahrzeug-Gaskissensysteme, in denen der Aufprall des Kraftfahrzeugs erfaßt und ein Gaskissen aufgeblasen wird, sind Aufprallerfassungseinrichtungen bekannt, in denen ein den piezoelektrischen Effekt ausnutzendes pie zoelektrisches Element oder ein den Piezowi derstandseffekt ausnutzender Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen ver wendet wird. Solche Einrichtungen sind beispielsweise in US 4,638,179 oder in JP 2-95952 (A) beschrieben. In der an erster Stelle erwähnten Einrichtung, die das piezo elektrische Element verwendet, ist ein Masseteil (Ge wichtsteil) aus einer piezoelektrischen Keramik einseitig unterstützt angebracht, wobei die Spannungsbeanspruchung, die in dem einseitig unterstützten Hebel durch die Ver schiebung des Masseteils aufgrund der Beschleunigung her vorgerufen wird, über den piezoelektrischen Effekt erfaßt wird. In der an zweiter Stelle erwähnten Erfassungsein richtung wird ein aus einem piezoelektrischen Wider standselement gebildetes Masseteil durch den einseitig unterstützten Hebel gehalten, wobei eine Spannungsbe anspruchung, die auf die gleiche Weise wie oben beschrie ben im einseitig unterstützten Hebel hervorgerufen wird, ebenfalls über den piezoelektrischen Effekt erfaßt wird.

Bei dieser Art von Aufprallerfassungseinrichtung ist es im Hinblick auf die Sicherheit notwendig, daß das Auf prallerfassungssystem in periodischen Abständen und auto matisch überprüft wird, um festzustellen, ob die Aufprallerfassungseinrichtung einwandfrei arbeitet.

Bei der herkömmlichen Überprüfung der Aufprallerfassungs einrichtung wird bei Verwendung des piezoelektrischen Elementes als Aufprallsensor ein einseitig unterstützter Hebel eines piezoelektrischen Elementes durch Anlegen ei ner elektrischen Spannung von außerhalb des Systems und durch Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes betätigt, wobei der Sensor durch die Bewegung des Gewichtsteils des einseitig unterstützten Hebels geprüft wird. Für den An trieb des das Gewicht aufweisenden piezoelektrischen Ele mentes ist jedoch eine Stromquelle notwendig, die eine hohe Antriebspannung anlegen kann. Ferner ist die Signal quellenimpedanz des piezoelektrischen Elementes so hoch, daß als Signalverstärker ein Ladungsverstärker mit hoher Eingangsimpedanz notwendig ist, was zur Folge hat, daß die Prüfeinrichtung große Abmessungen erhält.

Andererseits hat in dem Fall, indem der obenerwähnte Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen verwendet wird, die Verar beitung der Erfassungssignale den Vorteil, daß sie nur schwer von einem extern hervorgerufenen Rauschen beein flußt wird und wegen der niedrigen Signalquellenimpedanz leicht ausgeführt werden kann. Da jedoch kein Mittel vor gesehen ist, um das piezoelektrische Element zu dessen Überprüfung elektrisch anzutreiben, ist es notwendig, ein Prüfmittel vorzusehen, das von der obenerwähnten Prüfein richtung verschieden ist.

Die US 4 950 914 beschreibt eine gattungsgemäße Auf prallerfassungseinrichtung, mit einer Detektoreinrich tung, die die Ladungsverteilung auf einem Kondensator un tersucht. Zur Funktionsprüfung der Einrichtung ist ein zusätzlicher Kondensator notwendig. Dieser zusätzliche Kondensator stellt eine potentielle zusätzliche Fehler quelle dar.

Ein Sensor, der Signale in Pulsform abgibt, wobei die Pul se einer Pulsbreitenmodulation unterzogen worden sind, ist aus der EP 0 338 688 A1 bekannt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei ne Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme zu schaffen, in der die Aufprallerfassungssignale nur schwer durch ein Rauschen wie etwa ein von außen hervorgerufenes Rauschen beeinflußt werden können und in der die Prüfung des Aufprallerfassungssystems leicht und mit einfachen Mitteln ausgeführt werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme zu schaffen, in der der Erfassungsbereich von Stoßsigna len erweitert und die Frequenzansprechcharakteristik in einen vorgeschriebenen Bereich gelegt werden kann und die in einem großen Bereich, der von Aufprallerfassungssyste men bis zu Bewegungssteuersystemen für Kraftfahrzeuge reicht, anwendbar ist.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme, nach Patentanspruch 1.

Unteransprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungs formen gerichtet.

Die Erfassungseinrichtung umfaßt eine Servosteuerein richtung, um eine negative Rückkopp lungsschleife eines Detektorsignals zu bilden. Die Ser vosteuereinrichtung dient der temporären Eingabe von elektrischer Energie in die Detektoreinrichtung, damit die elektrostatische Kraft in der Detektoreinrichtung die durch die Beschleunigung hervorgerufene Bewegung der beweglichen Elektrode im wesentlichen kompensiert. Erfin dungsgemäß ist ferner eine Prüfeinrichtung vorgesehen, um die Aufprallerfassungseinrichtung hinsichtlich deren richtiger Funktion zu überprüfen, wobei die Prüfeinrich tung mit der Servosteuereinrichtung elektrisch verbunden ist, um in die negative Rückkopplungsschleife Prüfsignale einzugeben, um zur Überprüfung der festen Elektroden und der beweglichen Elektrode eine elektrostatische Kraft an zulegen.

Da als Aufprallbeschleunigungs-Detektoreinrichtung ein Halbleiterdetektor vom Kapazitätstyp verwendet wird, wird die bewegliche Elektrode des Detektors entsprechend der Beschleunigung verschoben, wobei die Verschiebung der beweglichen Elektrode durch die Erfassung der Änderung der Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und den festen Elektroden erfaßt wird und so das Auftreten eines Aufpralls und dessen Ausmaß durch die Diskriminatorein richtung festgestellt wird. Wenn festgestellt wird, daß eine entsprechende Aufprallenergie erzeugt worden ist, wird das Gaskissen aufgeblasen.

Bei der Überprüfung wird temporär, beispielsweise in re gelmäßigen Zeitintervallen während des Betriebs oder zum Zeitpunkt des Einschaltens des Zündschalters eine vorge gebene Prüfspannung erzeugt und an die Elektroden ange legt, wodurch eine elektrostatische Kraft erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß zwischen die Elektroden eine ei nem Aufprall entsprechende Energie eingebracht wird, um die bewegliche Elektrode zu verschieben. Wenn unter Verwen dung der Regelschleife des Aufprallerfassungssystems eine Verschiebung erfaßt wird, arbeitet das Aufpraller fassungssystem normal. Wenn diese Verschiebung nicht er faßt wird, wird festgestellt, daß das den Aufprallerfas sungsdetektor enthaltende Aufprallerfassungssystem nicht in Ordnung ist.

Der Halbleiterdetektor vom Kapazitätstyp besitzt eine einseitig unterstützte, bewegliche Elektrode, die aus ei nem Halbleiter wie etwa aus Silizium gebildet ist, wobei das Masseteil der beweglichen Elektrode eine kleine Größe und geringes Gewicht erhalten kann und wobei der wenig stens eine Spalt zwischen der beweglichen Elektrode und der wenigstens einen festen Elektrode sehr klein ausge bildet werden kann (in der Größenordnung von Mikrome tern), wenn ein Bearbeitungsverfahren zur Ausbildung von Mikrostrukturen angewendet wird. Daher ist es ausrei chend, wenn eine verhältnismäßig kleine elektrostatische Kraft oder Spannung angelegt wird, um die Verschiebung hervorzurufen. Unter der Annahme, daß eine Spannung V an gelegt wird, der Spalt zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode durch d gegeben ist, die Fläche der Elektrode durch S und die elektrostatische Kraft durch F gegeben ist, gilt die folgende Gleichung (1):

F = (εSV²)/(2d²) (1).

Wenn für die Elektrodenfläche S und den Spalt d geeignete Werte gewählt werden, kann die für die Überprüfung not wendige elektrostatische Kraft F durch Anlegen einer Treiberspannung V von üblichem Pegel erhalten werden. Ein extern verursachtes Rauschen kann elektrisch abgeschirmt werden, indem die Halbleiterelemente wie etwa der Halb leiterdetektor vom Kapazitätstyp, die Signalverarbei tungsschaltung und dergleichen in einen Metallbehälter mit hermetisch abgeschirmten Anschlüssen eingesetzt wird.

Wenn gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufprallbeschleunigungs-Detektoreinrichtung einer Ser vorsteuerung unterworfen wird, wird die bewegliche Elek trode entsprechend der Beschleunigung verschoben, ande rerseits unterliegt das Detektorsignal bei Beginn der Bewegung der beweglichen Elektrode durch die Regel schleife des Servorsteuersystems einer negativen Rück kopplung, so daß die elektrostatische Kraft zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode die beweg liche Elektrode in die Anfangsposition zurückstellt. Da her kann die Beschleunigung im wesentlichen ohne Ablen kung der beweglichen Elektrode erfaßt werden. Bei Verwen dung des oben erwähnten Servosteuersystems kann eine Ver besserung der Empfindlichkeit und eine Begrenzung der Be wegung der beweglichen Elektrode erzielt werden. Ferner kann eine Beschleunigungserfassung in einem großen Be reich (von ± 1 bis ungefähr 100 g) ausgeführt werden, der von einer Schwingungsbeschleunigungserfassung für die Be wegungssteuerung eines Kraftfahrzeugs etwa in einer akti ven Radaufhängungssteuerung bis zu der erwähnten Auf prallbeschleunigungerfassung reicht.

Im folgenden wird die Freguenzansprechcharakteristik er läutert.

Wenn eine Beschleunigung zwischen ungefähr 0 und 10 Hz erfaßt wird, wie dies etwa in einer aktiven Radaufhän gungssteuerung der Fall ist, ist es notwendig, eine Reso nanz zu vermeiden, um die Flachheit der Erfassungsemp findlichkeit in diesem Frequenzbereich aufrechtzuerhal ten, so daß die Hauptresonanzfrequenz f der beweglichen Elektrode notwendigerweise mindestens größer als die obenerwähnte Frequenz sein muß. Das Aufprallerfassungssy stem erfaßt eine Beschleunigung von ungefähr 1 kHz. Um wie oben erwähnt die Flachheit der Erfassungsempfindlich keit beizubehalten, muß die Hauptresonanzfrequenz f der beweglichen Elektrode notwendigerweise größer als die obenerwähnte Frequenz, normalerweise 3 kHz, sein. Um da her die Flachheit der Beschleunigungserfassungsempfind lichkeit zwischen einer Anwendung als Bewegungssteuerung des Kraftfahrzeugs bis zur Anwendung als Aufprallerfas sungssystem aufrechtzuerhalten, muß die obenerwähnte Hauptresonanzfrequenz f notwendigerweise größer als der vorgeschriebene Wert, d. h. im obigen Beispiel 3 kHz, sein. Die Hauptresonanzfrequenz f ist folgendermaßen ge geben:

f = (1/(2π)) · (km/(ml²))^1/2 (2),

wobei km die Federkonstante, m die Masse der beweglichen Elektrode und l die Strecke zwischen dem Schwerpunkt der beweglichen Elektrode und dem festen Ende der einseitig unterstützten, beweglichen Elektrode ist. In Gleichung (2) kann die Hauptresonanzfrequenz f auf einen gewünsch ten Wert gesetzt werden, indem beispielsweise die Feder konstante km größer und/oder die Masse m oder die Länge kleiner gemacht werden. Insbesondere kann im Fall des Halbleiterdetektors vom Kapazitätstyp die obenerwähnte Bedingung für die Hauptresonanzfrequenz unter Anwendung des Bearbeitungsverfahrens für Mikrostrukturen erhalten werden.

Nachdem die Hauptresonanzfrequenz f mechanisch als erste Verzögerung festgesetzt worden ist, können die zweite und die dritte Verzögerung des Servosteuersystems elektrisch festgelegt werden, ferner kann die gesamte Frequenzan sprechcharakteristik einschließlich des Phasenabstandes auf einen geeigneten Wert gesetzt werden. Wenn bei der Überprüfung des Aufprallerfassungssystems ein Prüfsi gnal von der Prüfschaltung getriggert wird, wird an den Aufprallbeschleunigungsdetektor des Halbleiterdetektors vom Kapazitätstyp eine der Aufprallenergie entsprechende elektrostatische Kraft (Treiberspannung) angelegt, wo durch die bewegliche Elektrode verschoben wird. Die Über prüfung kann durch die Überwachung des Betriebs des Auf prallerfassungssystems anhand des der Verschiebung der beweglichen Elektrode entsprechenden Erfassungssignals ausgeführt werden.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, die sich auf besondere Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen, ange geben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus führungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläu tert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der er findungsgemäßen Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs form der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungsein richtung für Gaskissensyteme; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Das in Fig. 1 gezeigte Gaskissensystem umfaßt ein in ein Kraftfahrzeug eingebautes Gaskissen (Airbag) 5, eine Auf blaseinrichtung 4, die einen Sprengstoff und einen Zünder enthält, um den Sprengstoff zu zünden und das Gaskissen aufzublasen, einen Aufprallbeschleunigungsdetektor 1, einen Schaltverstärker 2 vom Kondensatortyp zum Verstär ken der Signale vom Detektor 1 und eine Aufpralldiskrimi natorschaltung 3, die aus den Signalen vom Detektor 1 ein Aufprallsignal diskriminiert, indem sie das Signal vom Detektor 1 dahingehend beurteilt, ob sein Pegel höher als der Pegel ist, der bei einem Aufprall auftritt. Der Auf prallbeschleunigungsdetektor 1 ist ein Halbleiterdetektor vom Kapazitätstyp, der eine aus einem einzigen Silizium- Halbleiterstück gebildete, einseitig unterstützte, beweg liche Elektrode 12, ein Paar von festen Elektroden, die durch einen Abstandshalter 13B voneinander getrennt sind, und ein Abstandshalterteil 13A der beweglichen Elektrode 12 umfaßt. Die einseitig unterstützte bewegliche Elek trode 12 weist einen Masseteil 12, einen biegsamen Teil 13 und den Abstandshalterteil 13A auf, an dem die einsei tig unterstützte, bewegliche Elektrode befestigt ist. Die beiden festen Elektroden 14 und 15 sind jeweils aus einem dünnen Metallfilm, der auf einer isolierenden Glasplatte 16 bzw. 17 aufgebracht ist, gebildet. Zwischen den Glas platten 16 und 17 sind der Abstandshalter 13B und der Abstandshalterteil 13A eingesetzt und befestigt. Die ein seitig unterstützte, bewegliche Elektrode 12 wird durch eine Bearbeitungstechnik oder ein Bearbeitungsverfahren zum Ausbilden von Mikrostrukturen gebildet, so daß zwi schen der festen Elektrode 14 und dem Masseteil 12 (der der Einfachheit halber als bewegliche Elektrode bezeich net wird) und zwischen der festen Elektrode 15 und der beweglichen Elektrode 12 jeweils ein feiner Spalt von 2 bis 3 µm bleibt. Der Schaltverstärker 2 vom Kondensator typ verstärkt die Differenz der Kapazitäten zwischen der festen Elektrode 14 und der beweglichen Elektrode 12 bzw. zwischen der festen Elektrode 15 und der beweglichen Elektrode 12.

Das System umfaßt ferner eine negative Rückkopplungs schaltung (Servosteuerschaltung) 6, die eine Servorsteue rung ausführt, um die Ausgangsposition der beweglichen Elektrode, die zu einer Ablenkung neigt, wenn sie eine Beschleunigung erfährt, beizubehalten. Die negative Rück kopplungsschaltung 6 besitzt eine Impulsbreitenmodulationsfunktion, die zur Erzeugung von elektrischer Leistung verwendet wird, die den Elektroden 12, 14 und 15 zuge führt werden muß. Der Ausgang der negativen Rückkopp lungsschaltung 6 wird durch eine Spannungserhöhungsein heit 7 erhöht, um die Spannung in dem Ausmaß zu erhöhen, in dem eine elektrostatische Kraft erzeugt wird, die der aufgrund der Aufprallbeschleunigung an die bewegliche Elektrode ausgeübten Kraft entspricht.

Das System umfaßt ferner einen Prüfabschnitt 9, der der Ausgabe eines Prüfsignals und eines Steuersignals an einen Addierer 21 und an die Aufblaseinrichtung 4 und der Prüfung der einwandfreien Funktion des Systems dient. Das Prüfsignal ist ein Triggersignal, das einem Signal elek trisch äquivalent ist, das beispielsweise durch die Er fassung eines im voraus experimentell erzeugten Aufpralls erhalten wird und ein zu einem Aufprallimpuls äquivalen tes Profil besitzt. Wenn das Prüfsignal an die Elektroden angelegt wird, wird zwischen den Elektroden 12, 14 und 15 eine elektrostatische Kraft erzeugt. Das Prüfsignal wird in Intervallen einer vorgeschriebenen Zeitdauer oder in geeigneten Zeitpunkten wie etwa unmittelbar nach dem Ein schalten des Zündschalters des Kraftfahrzeugs ausgegeben.

Wenn auf den Aufprallbeschleunigungsdetektor eine Be schleunigung ausgeübt wird, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil gezeigt ist, wird die bewegliche Elektrode 12 in Fig. 1 beispielsweise nach unten bewegt. Dabei findet eine der räumlichen Änderung entsprechende Kapazitätsänderung ΔC = C₂ - C₁ statt, wobei C₂ die Kapazität zwischen der fe sten Elektrode 15 und der beweglichen Elektrode 12 und C₁ Kapazität zwischen der Elektrode 14 und der Elektrode 12 ist.

Ein der Differenz ΔC der Kapazität entsprechendes Signal wird durch den Verstärker 2 verstärkt und an die negative Rückkopplungsschleife 6 geschickt, in der das Signal ei ner Impulsbreitenmodulation unterzogen wird. Das impuls breitenmodulierte Signal wird an die Spannungserhöhungs einheit 7 geschickt, um die Spannung auf eine vorge schriebene Treiberspannung zu erhöhen, und dann an die Sensoranschlüsse 19 und 20 rückgekoppelt. Wenn die beweg liche Elektrode 12 beispielsweise zur festen Elektrode 14 verschoben wird, wird zwischen der festen Elektrode 14 und der beweglichen Elektrode 12 die der Kapazität C₂ + ΔC entsprechende elektrostatische Kraft und zwischen der Elektrode 14 und der Elektrode 12 die der Kapazität C₁ - ΔC entsprechende elektrostatische Kraft erzeugt. Im Er gebnis wird die bewegliche Elektrode an der neutralen Po sition (Anfangsposition) positioniert, ohne nach irgend einer Seite abgelenkt zu werden, so daß die Kapazitäten zwischen der beweglichen Elektrode 12 und festen Elek trode 14 bzw. 15 die folgende Beziehung erfüllen: C₂ = C₁, d. h. ΔC = 0. Das Aufprallbeschleunigungssignal steht zu diesem Zeitpunkt zur impulsbreite in einer linearen Beziehung. Die Erfassung kann in einem weiten Bereich ausgeführt werden, wenn die obenerwähnte Servosteuerung ausgeführt wird.

Die vom Aufprallbeschleunigungsdetektor 1 ausgegebenen Erfassungsignale werden zur Aufpralldiskriminatorschal tung 3 geschickt, in der die Signale durch einen Null punkt-Abgleichkondensator 10 und durch einen Meßfaktor- Abgleichkondensator 11 so abgeglichen werden, daß der Null-Signalpegel und der Meßfaktor-Signalpegel einen vor geschriebenen Pegel annehmen und die Erfassungssignale in einen Signalpegel umgewandelt werden, der zur Aufprallbe schleunigung proportional ist. Dann werden die Signale an einen (nicht gezeigten) A/D-Umsetzer geschickt. Nach dem Durchgang durch den A/D-Umsetzer werden die Signale mit tels einer Integrationsschaltung, eines Komparators und eines Multiplizierers, der sie mit einer internen Kon stanten multipliziert, dahingehend beurteilt, ob der Auf prall ein Ausmaß erreicht, bei dem die Aufblaseinrichtung betätigt werden soll.

Wenn bei einem oder mehreren der Erfassungsignale festge stellt wird, daß die Aufblaseinrichtung 4 betätigt werden sollte, wird der Sprengstoff in der Aufblaseinrichtung 4 mittels eines Ausgangs von der Aufpralldiskriminator schaltung gezündet, so daß das Gaskissen 5 aufgeblasen wird.

Im folgenden wird die Prüfung des Aufprallerfassungssy stems erläutert. Wenn während des Betriebs an das Gatter 21 periodisch Prüfsignale wie etwa Triggerimpulse ge schickt werden, werden diese Signale nach einer Impuls breitenmodulation durch die Rückkopplungsschaltung 6 durch die Spannungserhöhungseinheit 7 verstärkt, um eine elektrostatische Kraft zu erzeugen, die der Aufprallener gie oder dem Aufprallimpuls entspricht. Anschließend wer den diese Signale an die festen Elektroden 14 und 15 an gelegt. Dies hat zur Folge, daß bei normal arbeitendem Aufprallbeschleunigungsdetektor 1 die bewegliche Elek trode 12 verschoben wird und das Erfassungssignal einer Kapazitätsdifferenz ΔC entspricht. Das Erfassungssignal wird über das Gatter 21 an das die negative Rückkopp lungsschaltung 6 und die Spannungserhöhungseinheit 7 ent haltende Servosteuersystem und außerdem gleichzeitig an die Diskriminatorschaltung 3 geschickt, wobei das Signal zunächst in der Aufpralldiskriminatorschaltung 3 darauf hin untersucht wird, ob es ein Aufprallsignal enthält, und dann an die Aufblaseinrichtung 4 geschickt wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Prüfsignal an den Detektor 1 geschickt wird, schickt der Prüfabschnitt 9 außerdem ein Steuersignal an die Aufblaseinrichtung 4. Die Aufblasein richtung 4 ist so aufgebaut, daß der Sprengstoff nicht gezündet wird und das Aufprallsignal über die elektrische Leitung 9b an den Prüfabschnitt 9 geschickt wird, wenn sie sowohl von der Aufpralldiskriminatorschaltung 3 das Aufprallsignal als auch über die Leitung 9a vom Prüfab schnitt 9 das Steuersignal empfängt. Der Prüfabschnitt 9 prüft durch Überwachung des Aufprallsignals die normale, d. h. einwandfreie Funktion des Aufprallerfassungssystems. Um zu verhindern, daß die Aufblaseinrichtung 4 gezündet wird, wenn ein Aufprallsignal geschickt wird, kann die Aufblaseinrichtung 4 im Gegensatz zum obenerwähnten Auf bau auch so aufgebaut sein, daß der Sprengstoff nur dann gezündet wird, wenn die Aufblaseinrichtung 4 mehr als zwei Aufprallsignale empfängt, oder daß der Sprengstoff nur dann gezündet wird, wenn die Aufblaseinrichtung 4 sowohl das Aufprallsignal als auch ein Signal von einem Aufprallschalter empfängt, der in der Umgebung der vorde ren Stoßstange und der Karosserie des Fahrzeugs ange bracht ist und Signale ausgibt, wenn das Kraftfahrzeug Stöße erfährt.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Regel schleife des Servorsteuersystems für den Aufprallbe schleunigungsdetektor 1 ohne Abwandlung dazu verwendet werden, im Detektor 1 eine elektrostatische Kraft zu er zeugen, wenn das Aufprallerfassungssystem überprüft wer den soll. Daher kann die Überprüfung durch eine einfache Prüfeinrichtung erzielt werden. Ferner wird erfindungsge mäß ein Halbleiterdetektor vom Kapazitätstyp in Verbin dung mit dem Servosteuersystem als Aufprallbeschleuni gungsdetektor 1 verwendet, so daß es möglich ist, die Be schleunigung in einem weiten Bereich zu erfassen und einen Ansprechbereich leicht festzulegen. Daher kann der Detektor für ein Kraftfahrzeugbewegungs-Steuersystem, beispielsweise ein aktives Radaufhängungssystem zur Er fassung des Fahrbahnzustandes über die Schwingungen des Kraftfahrzeugs und zur automatischen Anpassung der Rad aufhängung entsprechend der erfaßten Werte oder ein Brems-Antiblockiersystem und dergleichen, verwendet wer den, wobei sich diese Bewegungssteuersysteme vom obener wähnten Aufprallerfassungssystem unterscheiden.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Spannungserhö hungseinheit 7 weggelassen, im übrigen ist der Aufbau der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform gleich demjenigen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß im Aufprallbeschleunigungsdetektor 1 die einseitig unterstützte, bewegliche Elektrode 12 und die festen Elektroden 14 und 15 so angeordnet sind, daß zwischen der beweglichen Elektrode 12 und den festen Elektroden 14 bzw. 15 jeweils ein minimaler Spalt ausgebildet ist.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. In dieser Aus führungsform umfaßt das gesamte Prüfsystem des Gaskissen systems zusätzlich zum Prüfabschnitt 9 des in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Aufprallerfassungssystems weitere Prüfeinrichtungen etwa zur Prüfung eines Aufprallschal ters 22, der Aufblaseinrichtung 4 usw.

In Fig. 3 umfaßt ein Aufprallsensor 23 den Halbleiter- Aufprallbeschleunigungsdetektor 1 vom Kapazitätstyp, den Verstärker 2, die negative Rückkopplungsschaltung 6, die Spannungserhöhungseinheit 7 und die Aufpralldiskrimina torschaltung 3. Die Aufblaseinrichtung 4 und das Gaskis sen 5 werden durch die Signale vom Aufprallschalter 22 und vom Aufprallsensor 23 betätigt, um deren Zuverlässig keit zu erhöhen. D.h., daß die Tatsache, ob ein Aufprall stattgefunden hat, mittels des Aufprallschalters 22 fest gestellt wird, der einen solchen Aufprall sicher erfassen kann. Der Aufprallsensor 23 stellt lediglich fest, ob der Aufprall ein Ausmaß erreicht, bei dem das Gaskissen 5 notwendig betätigt werden soll, indem er prüft, ob der Pegel des Erfassungssignals oberhalb eines vorgeschriebe nen Pegels liegt.

Der Aufprallsensor wird durch eine Leistungsquelle betä tigt, die durch einen Konstantspannungsregler 24 stabili siert wird. Wenn der Zündschalter 25 des Motors einge schaltet wird, wird ein Ladekondensator 27 aufgeladen, so daß selbst bei Störungen der Batterie 27 und einer Unter brechung der Leistung die Aufblaseinrichtung vom Konden sator 27 mit der notwendigen Zündenergie versorgt werden kann. Nach Einschalten des Zündschalters 25 wird von ei nem Mikrocomputer 31 ein Prüfbefehl für die Aufblasein richtung 4, den Aufprallschalter 22 und den Aufprallsen sor 23 ausgegeben, so daß eine Aufprallschalter-Prüf schaltung 28, eine Aufprallsensor-Prüfschaltung 30 und eine Aufblaseinrichtung-Prüfschaltung 29 den Aufprall schalter, den Aufprallsensor bzw. die Aufblaseinrichtung überprüfen.

Die Aufprallsensor-Prüfschaltung 30 wird auf die gleiche Weise wie in den obigen Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 durch den Prüfabschnitt 9 überprüft.

Von der Prüfschaltung 28 wird an den Aufprallschalter 22 ein Signal geschickt, damit der Schalter geschlossen wird. An die Aufblaseinrichtung 4 wird zur Überprüfung ein schwacher Strom, etwa ein Strom, der nicht ausreicht, um den Sprengstoff der Aufblaseinrichtung 4 zu zünden, geschickt. Dabei wird der Stromfluß überwacht, wobei bei Auftreten eines abnormalen Zustandes jede der Prüfschal tungen diesen feststellt und ein einen Defekt oder ein Problem anzeigendes Signal ausgibt.

Der Mikrocomputer 31 nimmt ein Defektsignal auf, zeichnet den Defekt und den Erfassungszeitpunkt in einem internen, nichtflüchtigen RAM auf und schaltet eine Defektan zeigelampe 32 ein, die den Fahrer warnt und auf die Not wendigkeit einer Reparatur hinweist. Die Aufzeichnungen des Defektspeichers 33 dienen der Diagnose des Defekts, wobei die Aufzeichnung auch als Nachweis dienen kann, wenn ein tatsächlicher Unfall stattgefunden hat.

Der Zündungsspeicher 34 zeichnet eine fehlerhafte Explo sion auf und unterbricht anschließend den Eingang zur Aufblaseinrichtung 4, wenn der Aufblasrichtung 4 unabhän gig vom Empfang eines Aufprallsignals vom Aufprallsensor 23 ein Aufprallsignal zugeführt wird.

Ferner kann durch die Ausrüstung einer jeden der obigen Ausführungsformen mit einem Filter zum Ausblenden der Niederfrequenzkomponenten und der Hochfrequenzkomponenten des Ausgangsignals vom Aufprallbeschleunigungsdetektor 1 das Erfassungssystem ausreichend gegen ein Rauschen abge schirmt werden, so daß die Zuverlässigkeit des Erfas sungssystem weiter erhöht werden kann.

Claims

1. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme, mit
einer Detektoreinrichtung (1) zur Erfassung einer auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Beschleunigung und zur Ausgabe von dieser Beschleunigung entsprechenden elektrischen Signalen,
einer Diskriminatoreinrichtung (3) zum Ableiten eines Aufprallsignals aus den Signalen der Detektoreinrich tung (1), wobei das Aufprallsignal aufgrund der durch einen Aufprall des Kraftfahrzeugs verursachten Be schleunigung ausgegeben wird und in eine Aufblasein richtung (4) eingegeben wird, um ein Gaskissen (5) aufzublasen, und
einer Prüfeinrichtung (9) zum Testen des richtigen Funktionierens der Aufprallerfassungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Detektoreinrichtung ein Halbleiterdetektor (1) vom Kapazitätstyp ist, der wenigstens eine feste Elektrode (14; 15) und eine an einem Ende (13A) ein seitig unterstützte, bewegliche Elektrode (12), die gegenüber der wenigstens einen festen Elektrode (14; 15) angeordnet ist, umfaßt; und
eine Servosteuereinrichtung (6; 6B) vorgesehen ist, die elektrisch mit der wenigstens einen festen Elek trode (14; 15) und der beweglichen Elektrode (12) der Detektoreinrichtung (1) verbunden ist, um die Positi on letzterer auf der Grundlage des Signals von der Detektoreinrichtung (1) zu regeln, indem elektrische Spannung an die Detektoreinrichtung (1) angelegt wird, so daß eine elektrostatische Kraft zwischen der festen Elektrode (14; 15) und der beweglichen Elek trode (12) entsteht, welche letztere in ihrer Ruhela ge hält, wobei die Servosteuereinrichtung (6; 6B) ei ne Pulsbreitenmodulationsfunktion aufweist und die elektrische Spannung in Pulsform, moduliert in der Impulsbreite, angelegt wird,
wobei die Prüfeinrichtung (9) vorgesehen ist, um ein elektrisches Signal über die Servosteuereinrichtung (6; 6B) an die wenigstens eine feste und die bewegli che Elektrode anzulegen, wodurch sie zur Prüfung zwi schen die wenigstens eine feste Elektrode (14; 15) und die bewegliche Elektrode (12) eine elektrostati sche Kraft anlegt.

2. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Prüfeinrichtung (9) verursachte elektrostatische Kraft eine Verschiebung der beweglichen Elektrode (12) bewirkt, die einer Verschiebung entspricht, wie sie durch eine Aufprallbeschleunigung des Kraftfahr zeugs erzeugt würde.

3. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die be wegliche Elektrode (12) zwischen einem Paar von fe sten Elektroden (14; 15) angeordnet ist und daß die Prüfeinrichtung (9) ein Prüfsignal ausgibt, das der Erzeugung einer Differenz (ΔC) der jeweiligen Kapazi täten zwischen der beweglichen Elektrode (12) und den jeweiligen festen Elektroden (14; 15) dient, wobei diese Differenz (ΔC) einer Differenz entspricht, wie sie durch eine Aufprallbeschleunigung des Kraftfahr zeugs erzeugt würde.

4. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (9) mit der Aufblaseinrichtung (4) elektrisch verbunden ist;
die Aufblaseinrichtung (4) so aufgebaut ist, daß sie bei Empfang der Signale sowohl von der Diskrimina toreinrichtung (3) als auch von der Prüfeinrichtung (9) das Signal (9b) von der Diskriminatoreinrichtung (3) an die Prüfeinrichtung (9) schickt, ohne das Gas kissen (5) aufzublasen; und
die Prüfeinrichtung (9) die Aufprallerfassungsein richtung anhand des von ihr abgegebenen Prüfsignals und des von der Aufblaseinrichtung (4) ausgegebenen Signals (9b) prüft.

5. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal eine impulsförmige Spannung ist, derart, daß in der Detektoreinrichtung (1) eine elektrostati sche Kraft hervorgerufen wird, deren zeitliches Pro fil äquivalent zum Profil eines im voraus experimen tell bestimmten Aufprallimpulses ist.

6. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Detektoreinrichtung (1) eingegebene Spannung durch eine Spannungserhöhungseinheit (7) erhöht wird.

7. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem nichtflüchtigen Speicher versehen ist, der die Prüfergebnisse und den Zeitpunkt der Prüfung auf zeichnet.

8. Aufprallerfassungseinrichtung für Gaskissensysteme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, um die niederfre quenten und hochfrequenten Komponenten eines vom Ka pazitätshalbleiterdetektor (1) ausgegebenen Signals auszublenden.