JP2003520344A - 乗員センサ - Google Patents

乗員センサ

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JP2003520344A
JP2003520344A JP2000590886A JP2000590886A JP2003520344A JP 2003520344 A JP2003520344 A JP 2003520344A JP 2000590886 A JP2000590886 A JP 2000590886A JP 2000590886 A JP2000590886 A JP 2000590886A JP 2003520344 A JP2003520344 A JP 2003520344A
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occupant
occupant sensor
electric field
seat
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ジー． スタンレー，ジェームズ
エー．ジュニア ストッパー，ロバート
ジー． マクドネル，ジャドソン
Original Assignee
オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 車両座席（３）の中に設置でき、共通の表面に配置され、互いに重なり合わない、複数の第一電極（１０３）を含む電界センサを含む乗員センサ（１０）、複数の第一電極（１０３）。電界センサ（１００）は更に少なくとも１個の第二電極を含み、第一電極（１０３）および第二電極（１１６）は互いに近接している。感知回路（１０６）に第一電極と第二電極に作用的に結合されており、車両座席（３）上の乗員と回路ア−ス間に静電容量のレベルを制御する。第二の態様では、電界センサはアース面（１２０）を有する格子電極を組み入れている。第三点の態様では、電界センサは座席湿潤条件の効果を軽減する目的のために感知電極（１２８）からの信号を受ける受信電極を組み入れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は一般的には車両座席上の対象物を感知するための乗員センサに関し、
特に、電界に応答する乗員センサに関する。
【０００２】 発明の背景 車両は乗員の負傷を軽減する目的のために車両の衝突に応答して作動する自動
安全用拘束アクチュエータを内装してもよい。ような自動拘束アクチュエータの
例は、エアバッグ、シートベルト予張器および展開可能な膝当てを有している。
自動安全用拘束システムの一つの目的は、自動拘束システムが作動しなかったと
きに衝突によって起こる負傷よりも大きな負傷を自動拘束システムによって生じ
させずに、乗員の負傷を軽減することである。一般的には、安全用拘束システム
の関連部品を交換する費用のため、更に作動が乗員を負傷させる可能性のために
、負傷を軽減する必要があるときにのみ自動安全用拘束アクチュエーターを作動
させることが望ましい。このことは、展開時にエアーバッグに接近し過ぎている
乗員、即ち通常位から外れている乗員が関連する車両の衝突が比較的に穏やかで
あっても、展開するエアーバッグによって死傷し易いというエアーバッグ拘束シ
ステムにおいて特に真実となる。例えば、衝突前に厳しい制動作用をうけるシー
トベルトを締めていない乗員が展開時に特に位置からずれ易い。さらに、子供、
小柄な成人やひ弱な骨格を持った人々のように、小さい身長や虚弱な体格の乗員
は、エアーバッグインフレータが生起する負傷を特に負い易い。更に、前部座席
の乗員側のエアーバッグに近接して通常位の後向き幼児シート（ＲＦＩＳ）内で
適切に保持された幼児も幼児シートの後面がエアーバッグインフレータモジュー
ルに非常に近いために、展開するエアーバッグによって死傷し易い。
【０００３】 エアーバッグインフレータによって受ける乗員の負傷を軽減するための更に別
の技術は、乗員の存在および位置に応答するインフレータの作動を制御すること
であり、これによりインフレータの関連するリスクゾーンの外側に乗員がいる場
合にのみ、インフレータを作動させる。ＮＨＴＳＡのデータは、インフレータド
アから４〜１０インチ（約１０〜２５センチ）の距離よりも乗員が近い場合に、
エアバッグを作動させないならば、エアバッグに極めて近傍にいることによって
起こる重傷は低減または除去できることを示唆している。エアバッグインフレー
タを作動させないためのこのようなシステムは、乗員を拘束する必要があるとき
には、エアバッグインフレータを作動させるようにする一方で、かかる識別を行
うためには、十分に敏感であって、かつ強力な乗員センサを必要としている。
【０００４】 斜方または側方衝撃衝突の幾つかの場合を除いては、展開したエアバッグシス
テムの交換に関連する不必要なコストと不便さゆえに、関連乗員が存在しなけれ
ば、自動安全用拘束アクチュエータを作動させないことが一般的に望ましい。こ
のようなシステムを導入する目的のために、乗員の存在を検出するまたは車両の
乗客座席内の非生物対象物を認識すめための種々の手段を従来技術が教示してい
る。たとえば、乗員の存在を検出するために、重量センサを座席の内部に組み込
む事ができる。
【０００５】 エアバッグインフレータによる乗員の受傷を軽減するための更なる別の技術は
、乗員の存在および位置に対応してエアバッグインフレータの膨脹速度または膨
脹量を制御する技術である。上述したように衝突の厳しさに対応して制御可能な
膨張システムと関連づけてこのような制御システムを使用するのが最も好ましく
、ここでは、特別の衝突の厳しさレベルによって指摘されるが、小柄または軽量
の乗員または後ろ向きチャイルドシート内の幼児を害するかもしれない大幅にア
グレッシブなエアバッグインフレータ制御に優先するように、乗員位置の入力を
使用することができる。エアバッグインフレータを制御するためのこのようなシ
ステムは、強力かつ十分に精確であり、更に種々の乗員の着席姿勢および条件を
識別し、区別することのできる乗員位置センサを必要とする。
【０００６】 米国特許第５，０７１，１６０号および同第５，１１８，１３４号は、インフ
レータを制御する目的のために乗員の位置および／または速度の感知と自動車の
加速度の感知とを組み合わせることを教示している。これらの両特許は乗員の位
置を感知するために超音波距離測定の使用を例を用いて教示している。米国特許
第５，０７１，１６０号も受動赤外線乗員位置センサの使用を例示しているが、
一方米国特許第５，１１８，１３４号はマイクロ波センサの使用を教示している
。米国特許第５，３９８，１８５号は、それらに応答して安全用拘束アクチュエ
ータを制御するためのシステムにおいて、複数の乗員位置センサの使用を教示し
ている。
【０００７】 従来技術は、対象物の表面の位置を感知するために、対象物の表面から反射す
る１以上の超音波ビームの使用を教示している。米国特許第５，３３０，２２６
号は、多段エアバッグインフレータまたはこれに接続された逃がし弁を制御する
ために、計器盤に取り付けられた超音波距離センサと乗員位置を感知するための
頭上の受動赤外線センサとを組み合わせることを教示している。米国特許第５，
４１３，３７８号、同第５，４３９，２４９号および同第５，６２６，３５９号
は、エアバッグインフレータモジュールを制御する目的のために、乗員の位置と
重量を検出する他の座席センサとの組み合わせをしながらダッシュボードと座席
に取り付けられた超音波センサ検出器の組み合わせを教示している。受動拘束用
システムを稼働できないようにするか否かを決定する目的のために、米国特許第
５，４８２，３１４号は関連する信号処理と共に超音波センサと受動赤外線セン
サとの組み合わせを教示している。
【０００８】 従来技術はまた、対象物の表面の位置を感知するために、物体の表面で反射す
る赤外線ビームの使用を教示している。米国特許第５，４４６，６６１号、同第
５，４９０，０６９号は、対象物上の反射点で発信器により発信される赤外線ビ
ームを教示している。受信器は反射点から散乱される放射線を検出し、安全用拘
束システムの作動を制御する目的のために発信ビームと受信ビームの三角形に基
づいて発信器からの反射点の距離を測定する。これらの特許はまた、エアバッグ
インフレータシステムを制御する目的のために赤外線式乗員位置センサを加速度
センサと組み合わせることも教示している。米国特許第５，５４９，３２２号は
、光線式乗員センサをエアバッグのドアの中に組み込むことを教示している。更
に赤外線センサが自動焦点カメラの中で距離ファインダとして共通して使用され
ている。
【０００９】 米国特許第４，６２５，３２９号、同第５，５２８，６９８号、同第５，５３
１，４７２号の従来技術は、乗員の位置を検出するための画像システムの使用を
教示しており、両後者は、エアバッグインフレータを制御する目的のためにこの
情報を使用している。米国特許第５，５２８，６９８号、同第５，４５４，５９
１号、同第５，５１５，９３３号、同第５，５７０，９０３号、同第５，６１８
，０５６号は、関連するエアバッグインフレータを作動させない目的のために後
ろ向きの幼児シートの存在を検出する種々の手段を教示している。
【００１０】 従来技術はまた、乗員の存在、近接または位置を検出するための静電容量式感
知技術の使用を教示している。米国特許第３，７４０，５６７号は車両座席上に
置かれた人間の乗員と動物または荷物を区別する目的のために、座席基部と脊部
の中にそれぞれ組み込まれた電極の使用を静電容量応答回路と共に使用すること
を教示している。米国特許第３，８９８，４７２号は、乗員検知コンデンサを形
成するように車体と共同するように配設された金属電極を、乗員の存在に応答し
て関連静電容量の変化を検知する関連回路と共に有する乗員検知装置を教示して
いる。
【００１１】 米国特許第４，３００，１１６号は、車両の外側に近接する人間を検出するた
めの静電容量式センサの使用を教示している。米国特許第４，７９６，０１３号
は、車両の座席の基部と屋根との間で静電容量を感知する静電容量式搭乗検出器
を教示している。米国特許第４，８３１，２７９号は、人間の存在に関係した静
電容量の一時的な変化を検出するための静電容量応答制御回路を教示している。
【００１２】 米国特許第４，９８０，５１９号と同第５，２１４，３８８号は対象物の近接
を検出するための静電容量センサアレーの使用を教示している。米国特許第５，
２４７，２６１号は少なくとも１軸に関する点の位置を測定するための電界感応
センサの使用を教示している。米国特許第５，４１１，２８９号は、乗員の存在
を検出するために、座席の背部に組み込まれた静電容量センサの使用を教示して
いる。米国特許第５，５２５，８４３号は、乗員の存在を検出する目的のために
、座席の基部および背部に組み込まれた電極の使用を教示しているが、ここでは
検出回路が作動したときに電極は車両シャーシーから実質的に遮断されている。
【００１３】 米国特許第５，６０２，７３４号および同第５，８０２，４７９号は、電極間
の静電容量に対する乗員の影響力に基づいて乗員の位置を検出する目的のために
、乗員の上方に設けた電極アレーを教示している。米国特許第５，１６６，６７
９号は、センサの感応特性を調整するための感応部材として同電圧で駆動される
反射器を備えた静電容量式近接センサを教示している。
【００１４】 米国特許第５，７７０，９９７号は、対象物の存在を示す出力信号を発生する
ために、センサが反射電界を発生する、静電容量式車両搭乗員位置検出システム
を教示している。米国特許第３，９４３，３７６号、同第３，８９８，４７２号
、同第５，７２２，６８６号、同第５，７２４，０２４号もまた、自動車内の乗
員を検出するための静電容量型システムを教示している。
【００１５】 上述の参照米国特許が教示する方法に加えて、従来技術はまた、「電気技術者
用標準ハンドブック 第１２版」（Standard Handbook for Electrical Enginee
r 12th edition)、 D.G. Fink およびH.W. Beaty 共著、マグローヒル社１９８７
年刊、３−５７頁から３−６５頁、技術者用参照データ；ラジオ、エレクトロニ
クス、コンピュータおよび通信 第７版、E.C. Jorden 主著、Howard W. Sams,
１９８５年刊、１２−３頁から１２−１２頁に例示されるような種々の静電容量
測定手段を教示しており、共に引用により本明細書中に含まれる。
【００１６】 引用により本明細書に含まれる １９９６年刊「ＩＢＭシステムズ ジャーナル
、３５巻３号および４号」５８７−６０８頁に掲載された J.R. Smith の「フィ
ールド マイス(Field mice)：電界測定値からの手形状の抽出」は、非接触型三
次元位置測定用に使用される電界感知のコンセプトを、特にコンピュータへの三
次元位置入力を供給する目的のために人間の手の位置を感知するための電界感知
のコンセプトを説明している。静電容量式感知として共通して引用されるものは
、実際には、種々の電流通路に対応し、著者が「負荷モード」、「切替モード」
、「送信モード」と呼ぶものの識別機構を有している。切替モードにおいては、
低周波数で振動する電圧を送信電極に印加し、送信電極に誘起された変位電流を
電流増幅器を用いて計測し、変位電流を感知している物体により調整する。「負
荷モード」においては、感知される対象物が、接地に対する送信電極の静電容量
を調整する。送信モードにおいては、送信電極は使用者の身体に接触し、これは
後に直接的な電気接触によりまたは容量結合により、受信器に対し送信器となる
。
【００１７】 一態様においては、複数の静電容量センサは乗員への距離を感知するために使
用されるが、これらは乗員の位置を測定するためには、固定センサ部材の既知の
位置と組み合わせて三角形配置となる。このような静電容量センサ配置の問題の
一つは、センサと乗員の間の距離を検出するために、センサが既知安定性の誘電
率を使用することである。さらに乗員位置計測は、感知物体の質量中心と関連づ
けられる傾向を持つ。しかしながら、センサは極めて近い位置にある大きな金属
製装置や腕／脚によって妨害されることがある。したがって、乗員の位置に基づ
いてエアバッグインフレータを作動不可能にしたり、またはエアバッグインフレ
ータを作動して自動車の衝突センサからの作動化信号に応答して点火するように
する自動オン／オフスイッチとしてこれらのセンサが満足して作動するけれども
、静電容量式乗員位置センサの現在の態様は、乗員位置に基づく制御可能な膨張
を実現するには十分には正確ではなく、かつ強力ではない。
【００１８】 センサが濡れたり、特にセンサ近傍の水がアースに良好に結合したときには、
静電容量式センサを使用する乗員感知装置は大きな問題を有する。濡れた物体の
周波数依存応答は、センサマガジン（ Sensor magazine )の１９９６年１１月号
中の「電荷移動センサ」と題して H.Philipp が静電容量式センサ技術を述べた
記事に記載されている。座席背部と底部にあるセンサを使用する従来技術の静電
容量式センサ装置は、座席背部の角度が乗員の位置とは無関係にセンサ信号に変
化を生ずるので、前述したような問題を持っていると報告されている。
【００１９】 超音波センサや赤外線センサのような基準点と対象物表面間の距離を測定する
センサはまた、例えば、センサの近傍における乗員の四肢の存在により、また乗
員が持つスカーフや新聞のような物体の存在によって引き起こされるような、誤
測定を受け易い。これらの型式のセンサは、インフレータドアの近傍のリスクゾ
ーンをモニターするために使用することができるが、幾つかの不利益を受ける。
特に、赤外線をベースとした装置は通常、リスクゾーンの体積より遙かに狭いビ
ームを組み込んでいるので、リスクゾーン内のどこかにある対象物を信頼性良く
感知するには多数の光束が必要となることもある。多くの光束を組み込むと、余
分なコスト、複雑化、機能的に遅い応答を生ずる。さらには、インフレータ近傍
のリスクゾーンをモニターするならば、赤外線および超音波に基づく両センサが
インフレータドアの近傍にかなりの量のハードウェアを必要とする。
【００２０】 いくつかの従来技術の乗員検知システムは、助手席の乗員または対象物の型を
識別する、たとえば乗客席に正常に座った成人と後ろ向幼児シートとを区別する
ことを試みている。これは、可能性のある状態が非常に多数あるので、極めて困
難な仕事である。乗員の状態を識別するために距離測定を使用するセンサシステ
ムは、シートに座った乗員の形を非常に多くの可能性の中から識別するために、
空間内の相対的に少ない点についての情報を使用しようと試みる。特定の状態の
外表面は、乗員の上に毛布を投げたり、シートの位置をずらしたりするような簡
単なことを行うことによって劇的に変わるので、結果は時には信頼性が無くなる
。乗員室内の可成の距離を横切るある種の距離感知を使用する感知システムは、
新聞、地図または浮いている風船などの対象物によってブロックされることがあ
る。一部の乗員位置検出システムは、直接のセンサ情報の欠落を時には補償する
が、予測できないまたは変則的な性能を引き起こすことができる複雑なアルゴリ
ズムを組み込んでいる。
【００２１】 多くの乗員検出システムの欠点は、インフレータモジュールの周りのリスクゾ
ーン中に乗員がいるかいないかを決定するための最も適切な情報をシステムが集
めないことである。乗客の上方に取り付けられ、しかも座席領域を見下ろす乗員
検出システムはインフレータドアの周りの領域を直接モニターするには誤った物
理的遠近感を持っている。屋根取り付けセンサの理想的な組立が信頼性良く乗員
の全体位置を測定できるとしても（これは非常に困難な仕事であるが）、インフ
レータドアと乗員間の実際の空間は乗員の身体によってセンサに対してはブロッ
クされている。
【００２２】 エアバッグインフレータの作動を制御するための規準が、部分的にはエアバッ
グインフレータに対する乗員の身体の接近に基づいたならば、頭上センサは適切
な情報を信頼性良く簡単には得ることはできない。超音波および光学感知機構を
単に使用するシステムは新聞によってブロックすることができる。ある種の形状
の超音波センサは、音波の速度が環境によって変化するので、環境条件（温度、
湿度、標高）の影響を受ける。センサと乗員の間の明確な視線を必要とするいず
れの検出システムも、センサが乗員に見えることを必要とする。
【００２３】 これらを安定化するために、ＮＨＴＳＡはチャイルドシートの下にタオルを使
用することを推奨している。いくつかの従来技術の検出システムは座席に直接座
った乗員とチャイルドシートとを対応する圧力パターンにより区別している。チ
ャイルドシートの下に置かれたタオルや他の物は、座席に直接座った乗員と同様
にチャイルドシートの圧力パターンを生じるが、静電容量式副検知システムの電
界センサに対しては比較的に小さい影響しか与えなかった。
【００２４】 従来技術の乗員検出システムの別の問題は、衝突前のブレーキの間にエアバッ
グを作動させないようにする能力がないことである。
【００２５】 発明の概要 本発明は車両座席内に取り付け可能な複数の第一電極を含む電界センサを含む
乗員センサを提供することによって上記の問題を克服することである。際に複数
の第一電極が共通面に配置され、かつ相互に重なり合わない事である。電界セン
サは少なくとも１個の第二の電極を含み、際に第一電極と第二電極は相互に近接
している。感知回路はそれぞれ第一と第二の電極に作用的に結合しており、それ
ぞれ第一および第二の印加信号をそれぞれ第一と第二電極に印加し、ただし際に
第二の印加信号は回路アース、第一の印加信号、浮上水準と回路アース間にスイ
ッチした信号か、または第一の印加信号と回路アース間の電圧であり、これは車
両座席上の乗員と回路アース間の静電容量のレベルを制御するためである。第一
の回路は電界センサに近接した対象物の少なくとも１個の電界影響のある特性に
応答する信号を発生する。
【００２６】 本発明は車両座席内に取り付け可能な少なくとも１個の第一電極を含む電界セ
ンサを含む乗員センサを提供することにある。ただし少なくとも１個の第一電極
は格子を含んでいる。少なくとも１個の第一電極に作用的に結合した第一感知回
路は第一電界センサに近接した対象物の電界影響のある特性に応答する信号を発
生させる。センサを格子として構築する事によって、電極は性能を犠牲にするこ
となく、より経済的に構築することができる。
【００２７】 本発明はなお更に車両座席内に取り付け可能な少なくとも１個の第一電極と少
なくとも１個の第二電極を含む第一電界センサを含む乗員センサを提供する。た
だし、第二電極は第一電極から絶縁されており、第一電極からの第一の信号を受
けるように調整させられている。感知回路は少なくとも１個の第一電極と少なく
とも１個の第二電極に作用的に結合しており、第一電界センサに接近した対象物
の特性に影響を与える少なくとも１個の電界に応答する第二の信号を発生する。
ただし第一電極に印加した信号を第二の電極が受信する。従って、第二電極は電
界受信機として働き、ただし、第二電極で受信した信号は座席の湿潤度に応答す
る。
【００２８】 従って、本発明の目的は回路アースに関して感知電極の静電容量の改善した矛
盾のない測定を提供することである。
【００２９】 本発明の他の目的はより経済的に生産できる電界センサを組み込む改善した乗
員センサを提供することである。
【００３０】 本発明の更に他の目的は車両座席の湿潤状態の効果を軽減するために適合させ
られている電界センサを組み込んだ改善した乗員センサを提供することである。
【００３１】 本発明のこれらのおよび他の目的、特徴、長所は添付の特許請求の範囲に即し
て観察して付随する図面を参照しながら、好ましい態様の以下の詳細な記載を読
んだ後には完全に理解できるだろう。
【００３２】 好適な態様の詳細な説明 図１を参照して、乗員センサ１０は、例えば、座席３の座席底部の座席カバー
４３の下と発泡クッションの上の車両座席３に設置できる電界センサ１００を有
している。電界センサ１００は感知回路を含む電子モジュール１０４に作用的に
結合した少なくとも１個の電極１０３を有する静電容量感知パッドを持っており
、感知回路１０６は好ましくは回路アース１１０に関して電界センサ１００の少
なくとも１個の電極１０３の静電容量を測定することに調整されている。感知回
路１０６は座席３の上の対象物のタイプを示す電界センサ１００の信号形態に応
答する安全用拘束システムの活性化を制御する制御器（図示せず）に作用的に結
合している。
【００３３】 図２ａと２ｂを参照して、一貫性のない静電容量測定の潜在的な発生源は乗員
５による回路アース１１０への一貫性のない結合である。感知する静電容量の大
きさが比較的に低いので、電界センサ１００はこの結合には敏感である。電界セ
ンサ１００は電界容量感知パッド１０２から回路アース１１０への静電容量を測
定している。乗員５が静電容量感知パッド１０２に極めて近く、しかも乗員がや
や小さいかもしれないので、Ｃｓｏ 、静電容量感知パッド１０２と乗員との間
の静電容量、はＣｏｇ 、乗員と回路アース１１０間の静電容量、と比較して大
きいかもしれない。この場合、静電容量感知パッド１０２から回路アース１１０
への静電容量の測定はＣｏｇ が支配的であり、座席上に直接着席している乗員
５チャイルドシートと誤認されるかもしれない。
【００３４】 図３を参照して、静電容量パッド１０２は本発明に即して矛盾のない高いＣｏ ｇ 値を提供するように調整されている。小さいセンサ電極１１２のグループは
感知領域を越えて分布しており、それらの間に分布した小さいアース面１１６を
有している。座席３の上に直接着席した乗員はサンサ電極１１２とアース面１１
６に接近して着席している。従って、静電容量感知パッド１０２から回路アース
への全静電容量が主にＣｓｏ によって変動するように、Ｃｏｇ は一貫して高い
。アース面１１６は感知電極１１２から十分離れて位置しており、結果静電容量
感知パッド１０２の静電容量の対応する距離が過剰に低減されなく、結果電界サ
ンサ１００．１が現実的でなくなる。このことは従動シールド１１４が感知電極
１１４を越えて伸びている事を要求している。受動シールド１１４はアース面１
１６から感知電極１１２を絶縁している。
【００３５】 当業者は静電容量感知パッド１０２の多くの変更が可能であることを認識し、
図３の配置は例示であって、限定的でないことも認識する。センサ電極１１２、
従動シールド、アース面１１６は互いに重なり合う関係にあって共通の平面上に
存在し、または個別の面上に存在しても良い。センサ電極は感知回路に作用的に
結合されており、感知回路は回路アース１１０に関して静電容量を測定する。 図７に示すアース面１３０はこの目的のためには有用である。
【００３６】 電界センサ１００．２の簡単な形は図４に示すような格子パターン１１９の中
に離れて間隔をとっている細片を組み込んでいる。この形の中では従動シールド
を使用していない。電界センサ１００．２は浸漬した座席の水分をより感知しや
すいが、重量センサと一緒に使用するならば、全システムは通常は正しい可能／
不可能決定を行う。図４の中に示したセンサ中のアース面１２０は座席底部４２
上の領域内に位置しており、そこでは後ろ向きチャイルドシートが車両座席３上
に設置されている時には、感知した静電容量を低減するために、座席底部と後ろ
向きチャイルドシート内の子供の間のギャップは小さくする事ができた。
【００３７】 図５は格子１１９の配置の改良型態様を示しており、中で感知電極１８が改良
型過剰と信頼度を提供する複数の第一端末１２２で終了している。第一端末１２
２は感知回路に作用的に結合しており、この回路は回路アースに関して第一端末
１２２での静電容量を測定している。アース面は第二の端末１２４で終了してお
り、この端末は感知回路に作用的に結合しているか、または回路アース１１０に
直接結合している。
【００３８】 図４および５内のアース面は特別の情報を得るために「インまたはアウト」に
スイッチする事ができる。アース面は電気的には浮上のままにすることもできて
、このことは測定には少しの影響を有するに過ぎないことを意味する。アース面
はＣｏｇ を増大するために、アースに引き寄せることもできた。この２状態間
をスイッチすることが安価にすることもできて、座席中の状態については更なる
情報を提供することも可能である。
【００３９】 図４と５の中の比較的小さいエアリもＣｏｇよりも顕著に小さくなるようにＣ ｓｏ を十分に低減し、結果回路アースへの感知電極１１８の静電容量にはＣｓ
ｏ が支配的である。
【００４０】 図４の中に示すセンサに類似して静電容量センサを使ったシステムの試験結果
は図６に示されており、車両座席底部上にまたはチャイルドシート中に直接着席
した人間被験者についてとられたデータを示している。
【００４１】 図６から明らかなように、チャイルドシートの事例と１００ポンドを越える体
重の乗員の間に明らかな境界がある。重量センサは１０ポンドの重量座席上の６
０ポンドの子供を小さい成人から区別する困難さを持っているにもかかわらず、
静電容量センサは座席底部上に直接着席した成人がいないことを確認し、システ
ムはエアバッグを抑制する。また、後ろ向き幼児シート上で腰のベルトが極めて
きつかったならば、座席上での力が極めて高く、しかし静電容量センサは座席底
部に直接着席した成人がいない事を確認し、再び、エアバッグは抑制されている
。子供が座席底部に直接着席するならば、重量センサは信頼できる測定であり、
発展決定をするために利用することができる。
【００４２】 図６を参照して、乗員が両者の上に着席している時には、感知電極１２８から
発信した信号を感知するために、電界センサ１００．４が受信電極１２６をもっ
て調整している。座席３が比較的に湿潤しているならば、発泡クッション４４は
飽和し、座席底部４２の中の電界センサ１００．４に座席上に直接着席した乗員
を示す十分に大きな信号の増加を認識させる様になる。座席底部４２内の受信用
電極１２６を座席を満たしたときにさえも、乗員状態を証明するために利用する
ことができる。受信電極１２６は感知電極１２８とは同一面内にあることが好ま
しい。２電極はアース面ギャップによって分離されている。受信電極１２６は受
信電極１２６と発信電極１２８の間の静電容量カップリングを通じて静電容量感
知電極（発信）上に誘起された電位の変化によって起こった電位の変化を感知し
ている。受信器および発信器両者に結合した導体が存在するならば、受信電極で
の変化の振幅は劇的に増加する。これが人体部分が両電極によく結合した時の場
合である。
【００４３】 信号が低い周波数（または長いパルス長さ）信号であるならば、これが座席が
湿潤になる場合である。信号周波数が約１ＭＨｚより大きいならば、信号は湿潤
の座席素材を通じて十分に伝えられない。信号は高い周波数で人体部分を通じて
連続して十分に伝えられる。このようにして、１ＭＨｚより大きい周波数では空
の湿った座席内で受信した信号と乗員が座席に直接着席した時に（座席が湿潤ま
たは乾燥のいずれでも）受信した信号の間に大きな差が存在する。
【００４４】 座席が湿潤であるときには、基礎的な静電容量感知配置よりもこの第二の感知
配置が顕著に有利であるにもかかわらず、最良システムを結合システムにする固
有のいくつかの欠点モードも持っている。座席が乾燥している時には、最良シス
テムは静電容量感知システムであり、理由はこれが最も複雑なチャイルドシート
によって攪乱されないからである。例えば、チャイルドシート下の比較的小さい
金属片を有するチャイルドシートが電界感知のコンセプトを座席に直接着席した
成人としての状況と間違って認識させるようになる。しかしながら、小さな、接
地してない導体は静電容量センサに大きな影響を及ぼさない。 図７は結合センサの一つの可能な配置である。
【００４５】 座席上に直接着席した乗員を大抵の乗員位置内で両電極に結合する事を保証す
るために、静電容量感知および受信電極を更にデジタル化する事もできる。両セ
ンサの組み合わせを最も有効に利用するためには、湿った座席を精密に確認しな
くては成らない。このことは座席が湿っている時には、静電容量センサ信号の周
波数特性と位相特性を使用することができる。
【００４６】 測定に影響を及ぼすほどに十分に座席が湿っているならば、決定は受信電極１
２６を使用した電界感知発想に基づかねばならない。 一般的に静電容量感知パッド１０２の部材は座席３を横切って疎らに分布して
おり、これによって座席３上で感知する全エアリアより小さいエリアをカバーし
ている。当業者は静電容量感知パッド１０２を認識し、部材は本発明の教示する
事からはずれることなく種々の形態の中に具体化する事ができる。
【００４７】 これまでの詳細な記載の中で特定の態様を詳細に記載し、かつ添付の図面の中
で示したが、当業者はこれらに対する種々の変更、代替案がこの開示の全教示に
照らして展開できることを認識する。従って、開示された特定の配置は例示を意
味するのみであり、発明の範囲の限定を意味するものではなく、この発明は添付
の特許請求の範囲およびいずれかまたは全ての等価物の完全な広がりとして付与
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電界センサの環境を示している。
【図２ａ】本発明の環境中の乗員の静電容量を示している。
【図２ｂ】本発明の環境中の乗員の静電容量を示している。
【図３】本発明による電界センサの第一面を示している。
【図４】本発明による電界センサの第二面を示している。
【図５】本発明による電界センサの第二面の他の環境を示している。
【図６】図４に示した態様に即した静電容量センサを組み込んだ本発明の性能
を示す。
【図７】本発明の第三面を示す。
【符号の説明】
３ 座席背部 ５ 乗員 １０ 乗員センサ ４２ 座席底部 ４３ 座席カバー ４４ 発泡クッション １００ 電界センサ １００．１ 電界センサ １００．２ 電界センサ １００．３ １００．４ 電界センサ １０２ 静電容量感知パッド １０３ 電極 １０４ 電子モジュール １０６ 感知回路 １１０ 回路アース １１２ 小さいセンサ電極 １１４ 従動シールド １１６ アース面 １１８ 細片 １１９ 格子 １２０ アース面 １２２ 第一端末 １２４ 第二端末 １２６ 受信電極 １２８ 感知電極 １３０ アース面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１３３，６３２ (32)優先日 平成11年５月11日(1999．5．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１４３，７６１ (32)優先日 平成11年７月12日(1999．7．12) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＤＥ，ＪＰ (72)発明者 マクドネル，ジャドソン ジー． アメリカ合衆国 ミシガン州48331、ファ ーミントン ヒルズ、ナンバー 204、エ ヌ．レイクビュー コート 24663 Ｆターム(参考） 2G028 AA00 AA03 AA04 BC07 CG07 DH14 HM05 HN14 3B087 DE10 3D054 EE10 FF16

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ．（ｉ）車両座席内に設置できる複数の第一電極であり、
    その複数の第一電極は共通の表面に配置されており、しかも互いに重なり合わず
    、（ｉｉ）少なくとも１個の第二電極であり、その少なくとも１個の第二電極は
    少なくとも１個の第一電極の近傍にあることを含む第一の電界センサ； および ｂ．少なくとも１個の第一電極と少なくとも１個の第二電極に作用的に結合した
    第一の感知回路であって、第一の印加信号を少なくとも１個の第一電極に加え、
    第二の印加信号を少なくとも１個の第二電極に加え、第二の印加信号が回路アー
    ス、第一の印加信号、浮上水準と回路アースとの間でスイッチした信号、第一の
    印加信号と回路アースとの間の電位からなるグループから選択され、このことは
    車両座席上の乗員と回路アース間の静電容量の水準を制御するためであり、更に
    最初の電界センサに近接した対象物の特性に影響を与える少なくとも１個の電界
    に応答する信号を発生する、前記第一の感知回路、 とを含む乗員センサ。
  2. 【請求項２】 少なくとも１個の第二電極が、回路アースに作用的に結合し
    ている、請求項１に記載の乗員センサ。
  3. 【請求項３】 少なくとも１個の第二電極が、共通の表面に配置されている
    、請求項１に記載の乗員センサ。
  4. 【請求項４】 少なくとも１個の第二電極が、少なくとも１個の第一電極と
    重なっていない、請求項１に記載の乗員センサ。
  5. 【請求項５】 少なくとも１個の第二電極が、少なくとも１個の第一電極と
    重なる、請求項１に記載の乗員センサ。
  6. 【請求項６】 少なくとも１個の第二電極が、少なくとも１個の第一電極を
    越えて延びている、請求項１に記載の乗員センサ。
  7. 【請求項７】 少なくとも１個の第二電極が、少なくとも１個の第一電極を
    囲んでいる、請求項６に記載の乗員センサ。
  8. 【請求項８】 少なくとも１個の第二電極が、共通面上で、少なくとも１個
    の第一電極を囲む、請求項７に記載の乗員センサ。
  9. 【請求項９】 第一の電界センサが更に少なくとも１個の第三の電極を含み
    、ただし該少なくとも１個の第三電極は少なくとも１個の第二電極に近接し、少
    なくとも１個の第二電極は少なくとも１個の第三電極から少なくとも１個の第一
    電極を絶縁し、第一の感知回路が少なくとも１個の第三電極の少なくとも１個に
    作用的に結合している、請求項１に記載の乗員センサ。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１個の第三電極が、回路アースに作用的に結合
    している、請求項９に記載の乗員センサ。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１個の第三電極が、共通の表面に配置されてい
    る、請求項９に記載の乗員センサ。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第一電極
    と重なっていない、請求項９に記載の乗員センサ。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第一電極
    と重なる、請求項９に記載の乗員センサ。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第二電極
    と重なっていない、請求項９に記載の乗員センサ。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第二電極
    と重なっている、請求項９に記載の乗員センサ。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第二電極
    を越えて延びている、請求項９に記載の乗員センサ。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１個の第三電極が、少なくとも１個の第二電極
    を囲んでいる、請求項１６に記載の乗員センサ。
  18. 【請求項１８】 少なくとも１個の第三電極が、共通面上で少なくとも１個
    の第二電極を囲んでいる、請求項１７に記載の乗員センサ。
  19. 【請求項１９】 ａ．車両座席内に設置できる少なくとも１個の第一電極を
    含み、該少なくとも１個の第一電極が格子を有する第一の電界センサ； および ｂ．少なくとも１個の第一の電極に作用的に結合し、第一の感知回路が第一の電
    界センサに近接した対象物の特性に影響を与える少なくとも１個の電界に応答す
    る第一の信号を発生する第一の感知回路 とを含む、車両座席中に設置できる乗員センサ。
  20. 【請求項２０】 車両座席上の乗員と第一電極との間の静電容量が、乗員と
    回路アース間の静電容量よりも実質的に小さいようにその格子の表面領域が調整
    されている、請求項１９に記載の乗員センサ。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１個の第二電極が、第一電極の格子内に設置さ
    れている少なくとも１個の第二電極を更に含む、請求項１９に記載の乗員センサ
    。
  22. 【請求項２２】 少なくとも１個の第二電極が、第一電極から分離されてい
    る、請求項１９に記載の乗員センサ。
  23. 【請求項２３】 車両座席上の幼児シート、車両座席上のチャイルドシート
    、および車両座席上の補助席からなるグループから選択された対象物に近接した
    場所の車両座席の座席底部に相対して少なくとも１個の第二電極が位置する、請
    求項２１に記載の乗員センサ。
  24. 【請求項２４】 ａ．（ｉ）車両座席内に設置された少なくとも１個の第一
    電極、（ｉｉ）第一電極から絶縁され、かつ少なくとも１個の第一電極からの第
    一信号を受けるように調整されている少なくとも１個の第二電極とを含む第一電
    界センサ； および ｂ．少なくとも１個の第一電極と少なくとも１個の第二電極に作用的に結合した
    、第一の電界センサに近接した対象物の特性に影響を与える、少なくとも１個の
    電界に応答する第二の信号を発生する第一の感知回路 とを含む乗員センサ。
  25. 【請求項２５】 第二電極が車両座席内に設置されている、請求項２４に記
    載の乗員センサ。
  26. 【請求項２６】 第二電極が座席内に着席した乗員に静電容量的に接続して
    いる、請求項２４に記載の乗員センサ。
  27. 【請求項２７】 少なくとも１個の第一電極と少なくとも１個の第二電極が
    共通の表面上にある、請求項２４に記載の乗員センサ。
  28. 【請求項２８】 第一の信号の大きさが、乗客座席の湿潤条件に応答する、
    請求項２４に記載の乗員センサ。
  29. 【請求項２９】 第一感知回路が複数の周波数で大きさを測定する、請求項
    ２８に記載の乗員センサ。
  30. 【請求項３０】 複数の周波数が第一および第二周波数とを含む、請求項２
    ９に記載の乗員センサ。
  31. 【請求項３１】 第一周波数が１００ｋＨｚより小さく、第二の周波数が８
    ００ｋＨｚより大きい、請求項３０に記載の乗員センサ。
  32. 【請求項３２】 車両が液体で濡らされている時には、第一の周波数での大
    きさが、第二の周波数での大きさよりも大きく、乗員が車両座席内に着席してい
    ない時には、車両座席内の乗員のための第二の周波数での大きさが第二周波数で
    の大きさよりも大きい、請求項３０に記載の乗員センサ。
  33. 【請求項３３】 第一感知回路が複数の異なったパルス幅での大きさを測定
    する、請求項２８に記載の乗員センサ。
  34. 【請求項３４】 第一信号の大きさが車両座席上の乗員の存在に応答するも
    のである、請求項２８に記載の乗員センサ。
  35. 【請求項３５】 第一の電界センサが、少なくとも１個の第三電極を含み、
    かつ少なくとも１個の第三電極が少なくとも第一電極と少なくとも１個の第二電
    極の間にある、請求項２４に記載の乗員センサ。
  36. 【請求項３６】 少なくとも１個の第三電極が回路アースに作用的に接続さ
    れている、請求項３５に記載の乗員センサ。
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