JP2004093232A - 乗員検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】温度条件によらず正確な計測が可能な乗員検知システムの開発が望まれていた。
【解決手段】シートにかかる荷重を、重量検知ユニット４のセンサプレート１０に形成された電気回路の抵抗値を検出して、その結果を制御ユニット５で処理することで乗員を検知する乗員検知システム１において、電気回路の温度を均一にするために、センサプレート１０が固定されるベースプレート６と、センサプレート１０自体との熱伝導を防止するための断熱材１１を設けた構成とした。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のシートに着座する乗員を検知するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭乗する乗員の検知を、シートにかかる重量で検知する装置の従来の技術としては、特開２０００−２５８２３３号公報に開示されているシート重量計測装置があげられる。このシート重量計測装置は、シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する荷重センサと、シートと荷重センサ間に設けられた、ズレおよびたわみの吸収機構を具備している。荷重センサは、バネ板と電気配線を用いて作製されるストレインゲージで、一端が車体側のベースに固定され、他端がシートのレールに押圧されて回動するアームの作動部に取り付けられている。このため、シートに荷重がかかり、アームが回動して作動部が持ち上げられると、荷重センサにモーメントが作用する。このモーメントにより変化する複数のストレインゲージの抵抗変化をそれぞれ電子信号として取り出して荷重を計測する。吸収機構は、レールとアームとの間に介装されるピンブラケットを、アームに対して遊びを持たせた状態でピンで連結されている。この遊びの部分で、シートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収することで、変形などに起因する荷重が荷重センサに伝わらないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようにシート重量を計測する装置では、車両内部で急激な温度変化が生じた場合に、車両内の雰囲気温度の変化に対する板バネの温度追従性が部位ごとに異なるので、ストレインゲージの抵抗値が部位により変化することがあった。このような場合には、計測値が温度の影響を受けることになる。したがって、温度条件によらず正確な計測が可能な乗員検知システムの開発が望まれており、本発明は、かかる課題を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の請求項１にかかる発明は、シートまたは車体の一方に連結されるベースフレーム内に収容され、シートに着座した乗員の重量を検出するセンサを有し、重量に基づいて乗員を検知する乗員検知システムであって、ベースフレームに、センサとベースフレームとの熱伝導を妨げる断熱材を配設した乗員検知システムとした。
【０００５】
この乗員検知システムは、重量を検知するセンサが収容されるベースフレームに断熱材を設けた。この断熱材は、センサから温度が散逸したり、熱が加えられることを防ぐように作用し、センサの温度が不均一になることを防ぎ、温度条件によらず安定した重量検知を可能にする。
【０００６】
本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の乗員検知システムにおいて、センサは歪ゲージからなり、歪ゲージを形成する抵抗体間の温度差を減少させる熱伝導材をセンサに設けた乗員検知システムとした。
【０００７】
この乗員検知システムは、前記した熱伝達の防止に加えて、熱伝導材が抵抗体間の温度を積極的に均一にするように作用するので、センサの温度を均一にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）に側面図を、（ｂ）に斜視図をそれぞれ示す着座検知システム１は、シート２にかかる荷重をシートレール３のそれぞれの下側に取付ブラケット５１，５２で取り付けられた二つの重量検知ユニット４で検出して、その結果を制御ユニット５で処理する構成になっている。
【０００９】
重量検知ユニット４の構成について図２および図３を用いて説明する。なお、図２（ａ）は重量検知ユニットを下方から見た斜視図であり、図２（ｂ）は一部を拡大した破断側面図である。また、図３（ａ）はセンサプレートの底面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）はセンサプレートに形成される電気回路を説明する図である。
【００１０】
重量検知ユニット４は、シート２側に固定されるベースフレーム６と、ベースフレーム６の端部６ａ，６ｂにそれぞれ配設される荷重印加部であるブラケット８と、ベースフレーム６の長さ方向のほぼ中央に収容され、電気回路が形成されたセンサを構成するセンサプレート１０と、各ブラケット８とセンサプレート１０との間を繋いで各ブラケット８にかかる荷重をセンサプレート１０に伝達する荷重伝達部であるアーム９を含み、ベースフレーム６には断熱材１１が取り付けられた構成を有している。
【００１１】
ベースフレーム６は、断面コ字上の細長の部材で、ブラケット８、アーム９、およびセンサプレート１０をその内部に収容するように下向きに設置される。ベースフレーム６の端部６ａ，６ｂの側面には、長孔１２とピン孔１３がそれぞれ穿設されている。長孔１２にはブラケットピン１４が上下方向にスライド可能に挿通される。ブラケットピン１４はブラケット８にアーム９を固定するために用いられる。また、重量検知ユニット４に重量がかかった場合には、このブラケットピン１４が長孔１２に沿ってスライドすることでブラケット８およびアーム９の移動をガイドする役割も担う。また、ピン孔１３にはアーム９の回動支点となる支点ピン１５が挿通される。
【００１２】
ブラケット８は、所定の重圧面積を有する部材で、ブラケットピン１４を挿通するピン孔（不図示）が形成されている。図１（ａ）に示すようにブラケット８は、車体７に固定される取付部材７ａに固定される。
【００１３】
アーム９は、ベースフレーム６の端部６ａ，６ｂに近い一端側に側面９ａが形成されており、この側面９ａにはブラケットピン１４が挿通するピン孔（不図示）、および支点ピン１５が挿通するピン孔（不図示）が穿設されている。ベースフレーム６の中央側でセンサプレート１０と固定される他端側は切り欠き９ｂにより二つに分かれて作用部９ｃを形成している。
【００１４】
センサプレート１０は、ボルト１６で中央部分がベースフレーム６のほぼ中央に固定されており、両端がブラケット１７およびボルト１８でアーム９の作用部９ｃに取り付けられており、アーム９を介して車体７側の取付部材７ａ（図１（ａ）参照）に固定されるブラケット８に連係している。
【００１５】
このようなセンサプレート１０について図３を用いてさらに詳細に説明する。図３（ａ）に示すようにセンサプレート１０は、ベースフレーム６に固定される中央の固定部２１を挟んで二つの変位部２２を備え、変位部２２と固定部２１との間は、幅が狭くなっており、この部分が変形しやすくなっている。この変形しやすい部分を連結部２３とする。なお、固定部２１に形成されている孔２１ａはベースフレーム６への固定に用いられる。また、変位部２２に形成されている孔２２ａはアーム９の作用部９ｃへの取り付けに用いられる。したがって、変位部２２はアーム９が回動したときに作用部９ｃに追従して移動することになる。
【００１６】
この連結部２３には、変位部２２側に歪抵抗Ｒ１，Ｒ３が、固定部２２側には歪抵抗Ｒ２，Ｒ４がそれぞれ設けられており、図示しない電気配線により、図３（ｃ）に示すような電気回路であるブリッジ回路を形成している。ここで、変位部２２が図３（ｂ）の矢印ｄ３の方向に移動した場合には、歪抵抗Ｒ１，Ｒ３には引っ張り力が作用し、歪抵抗Ｒ２，Ｒ４には圧縮力が作用する。これにより各歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗が、引っ張り力や圧縮力に応じて変化するので、ブリッジ回路自体の電気抵抗も変化する。そこで、ブリッジ回路の電気抵抗を検出すると、変位部２２の変位量、すなわち荷重を検出することができる。つまり、このような電気配線を有するセンサプレート１０は抵抗線歪ゲージとして機能する。なお、図３（ｃ）には示さないが、このブリッジ回路においては、歪抵抗Ｒ１および歪抵抗Ｒ２と、歪抵抗Ｒ３および歪抵抗Ｒ４との間に感度調整抵抗が配置されることが望ましい。感度調整抵抗としては、例えば、図３（ａ）における固定部２１から突出する部分２１ｂに設けられるサーミスタ２５があげられる。
【００１７】
そして、図１（ａ）および図２（ａ），（ｂ）に示す断熱材１１は、フェルトなどの部材からなり、ベースフレーム６のシート２側、つまりセンサプレート１０およびアーム９の配設側とは反対側に取り付けられている。断熱材１１はベースフレーム６とほぼ等しい幅で、センサプレート１０の取付用のボルト１６の頭を覆っている。これはベースフレーム６周辺の急激な温度変化がボルト１６を介して、センサプレート１０に伝わるのを防ぎ、センサプレート１０の一部の温度が高くなったり、低くなったりすることを防止するためである。これにより、温度により抵抗値が変化しやすい歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を安定させることができる。
【００１８】
また、図１（ａ），（ｂ）に示す制御ユニット５は、ＣＰＵやＲＯＭなどからなり、車体７側の取付部材７ａに固定されている。この制御ユニット５は各重量検知ユニット４とケーブル５ａで接続されており、各ブリッジ回路に所定の電圧Ｖをかけて、ブリッジ回路に流れる電流を調べることでブリッジ回路（つまり歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４）の抵抗値を演算し、演算結果に基づいて出力信号を生成する。出力信号は、例えばインストルメントパネルの表示や、エアバッグ装置の制御のために、それぞれの制御装置に伝送される（ともに不図示）。
【００１９】
なお、制御ユニット５は、ブリッジ回路の抵抗値をその大きさに応じて幾つかの階級に分類する閾値をあらかじめＲＯＭに登録しておき、実測した抵抗値と閾値を比較して階級を決定し、決定した階級に応じた出力信号を出力することが望ましい。このようにすると、他の装置における出力信号の利用が容易になる。例えば、実測した抵抗値（またはこれに基づく出力信号）の大きさに応じてそのシート２に着座している乗員の体重が軽いか、重いかを分類することができるようになる。また、実測した出力信号（またはこれに基づく出力信号）の大きさに応じて判断される乗員の体重が非常に軽いので、乗員は小さな子供であるとか、乗員の体重が中程度であるので大きな子供か女性であるとか、乗員の体重が重いので大人の男性であるとか、の判断が可能になる。このような観点からは、制御ユニット５の出力信号は乗員の種別（子供、大人、女性、男性など）を区別するために車両ごとに取り決められた信号であっても良い。なお、出力信号は抵抗値の大きさに応じた信号や、抵抗値の変化量に応じた信号でも良い。
【００２０】
次に、このような乗員検知システム１を用いて重量を検出することで乗員を検知する処理について、以下に説明する。
【００２１】
まず、シート２に乗員が着座していない状態では、シート２の重量に相当する荷重が重量検知ユニット４に作用している。この荷重は、ベースフレーム６を下方に押し下げる方向、つまり図２（ｂ）に示す矢印ｄ１の方向に作用し、その結果としてベースフレーム６およびセンサプレート１０の固定部２１が押し下げられる。一方、車体７側に固定されているブラケット８は移動しない。したがって、ブラケット８と、アーム９の一端９ａとには、反対側、つまり矢印ｄ２の方向に相対的に移動させるような力（荷重）が作用する。この力は支点ピン１５を介してアーム９の作用部９ｃを、乗員およびシート２の荷重が作用する方向、つまり矢印ｄ３の方向に移動させるように働く。これに従い作用部９ｃに取り付けられているセンサプレート１０の作用部２２も矢印ｄ３の方向に移動させられる。これにより、固定部２１と相まってセンサプレート１０が変形させられることになる。
【００２２】
センサプレート１０の変形をさらに詳細に説明すると、この変形は、固定部２１に対して、変位部２２が相対的に上下方向に移動することにより生じる連結部２２の変形である。この場合は、図３（ｃ）に示すように、変位部２２側の歪抵抗Ｒ１，Ｒ３には引っ張り力が、固定部２１側の歪抵抗Ｒ２，Ｒ４には圧縮力が作用することになる。これは、変位部２２の変位方向が連結部２３における歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の設置面の方向と同じ方向だからである。したがって、歪抵抗Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は変位部２２の変位量に応じて減少し、歪抵抗Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は変位部２２の変位量に応じて増加し、ブリッジ回路（図３（ｃ）参照）全体の抵抗値も変化する。このようにシート２に作用する荷重の変化に応じて変化するブリッジ回路の抵抗値を検出し、制御ユニット５で処理することで乗員の有無などを検知することが可能になる。
【００２３】
そして、乗員検知ユニット４が乗員を検知している間に、例えば、乗員が車内のエアコンディショナを操作して、車内温度が急激に下がったり、上がったりした場合にはシート２の温度や乗員検知ユニット４の周囲の雰囲気温度が急激に下がったり、上がったりすることがある。また、乗員が車両に乗降する際に、ドアの開け閉めが行われるが、車外温度と車内温度との差が大きい場合にも、シート２の温度や乗員検知ユニット４の周囲の雰囲気温度が急激に変化する可能性がある。これらの場合には、断熱材１１が、センサプレート１０からベースフレーム６などを介して熱が逃げたり、熱が加えられたりすること、つまりベースフレーム６周辺の急激な温度変化がボルト１６を介して、センサプレート１０に伝わるのを防ぐ。センサプレート１０の温度が急激に変化しないので、歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が温度の影響を強く受けることがなくなる。これにより、急激な温度変化が発生しても測定不良、つまり制御ユニット５が異常出力を示すことはない。ちなみに、このような温度の影響とは、例えば、センサプレート１０から熱の散逸が多くて、ベースフレーム６の固定位置に近い歪抵抗Ｒ２，Ｒ３およびその周囲の温度が大きく下がり、歪抵抗Ｒ１，Ｒ４の測定条件が異なってしまうことや、その逆のケースがあげられる。また、歪抵抗Ｒ１〜Ｒ４の温度と、サーミスタ２５の温度が異なることで、サーミスタ２５の感度調整機能が正常に発揮されない場合も含まれる。
【００２４】
このように重量検知ユニット４は、シート２にかかる重量の変化を抵抗値の変化として取得し、乗員が着座した際に、それに伴う抵抗値の変化から着座の有無や、その大きさを検知することができる。さらに、断熱部材１１を設けてベースフレーム６などからセンサプレート１０への熱伝達を妨げる構成を有するので、急激な温度変化が発生するような環境下においても安定した乗員検知を実現することが可能である。
【００２５】
ここで、本実施形態の乗員検知システム１の適用例としては、エアバッグ装置の制御に用いることがあげられる。エアバッグ装置は、車両の衝突時などに不活性ガスでバッグを瞬時に展開させて乗員が被る衝撃を緩和させるものであり、近年では、乗員の有無や、体格、乗車位置に合わせて、バッグの展開完了時間や、容量を変化させるものが実現されている。このようなエアバッグ装置において、本実施形態の乗員検知システム１を用いることで、乗員がシート２に着座しているか、搭乗者は大人か子供か、体重の重い人が着座しているのか、前寄りに着座しているのか、などを確実に検知することができ、エアバッグの展開特性を適切に制御することが可能になる。
【００２６】
なお、本発明は前記の実施形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、重量検出ユニット４は、図４に示すセンサプレート６０を備える構成でも良い。このセンサプレート６０は、連結部２３において、連結部２３の延設方向に沿って、二つの歪抵抗（歪抵抗Ｒ１と歪抵抗Ｒ２、または歪抵抗Ｒ３と歪抵抗Ｒ４）の温度を均一にするような熱伝導材６１を設けてある。この熱伝導材６１は、連結部２３の延設方向に沿って、その両側に前記した二つの歪抵抗の一方の歪抵抗の配設位置の周囲から他方の歪抵抗の配設位置の周囲までに至るように設けてある。このようなセンサプレート６０を備える重量検出ユニット４を用いると、断熱材１１（図１参照）による効果に加えて、熱伝導材６１を設けることで、連結部２３内の熱伝達が促進されるので、二つのうちの一方の歪抵抗の温度だけが高くなったり、低くなったりすることをさらに効果的に防止できる。熱伝導材６１は、熱伝導性が良好な材料からなり、連結部２３に取り付けられる変形可能な薄片であっても良いし、連結部２３の表面に公知の技術で形成された膜であっても良い。また、熱伝導材６１は両側ではなく一方の側のみに設けることも可能である。そして、センサプレート６０を備える場合には、断熱材１１を設けない重量検出ユニット４としても良い。
【００２７】
さらに、乗員検知システム１は、一つの重量検出ユニット４の一方の連結部２３の歪抵抗Ｒ１および歪抵抗Ｒ２の抵抗値と、他方の連結部２３の歪抵抗Ｒ３および歪抵抗Ｒ４の抵抗値とを比較して、乗員がシート２の前側に着座しているのか、後ろ側に着座しているのかを判定できるようにしても良い。また、一方の重量検出ユニット４のブリッジ回路の抵抗値と、他方の重量検知ユニット４のブリッジ回路の抵抗値とを比較して、乗員がシート２の右寄りに着座しているのか、左寄りに着座しているのかを判定できるようにしても良い。
そして、重量検知ユニット４は、ベースフレーム６が車体７側にブラケット８がシート２側にそれぞれ固定される構成であっても同様に作用、効果を奏するものである。
また、センサは、抵抗値の変化に応じて重量を検出するセンサの他に、シート２に乗員が着座したときに作用する圧力を検出することで乗員を検出するセンサであっても良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、重量変化に応じて変化する電気回路の抵抗値に基づいて乗員を検知するにあたり、電気回路の温度が場所ごとに変化することを防ぐことができるので、安定した乗員検知が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は乗員検知システムの側面図、（ｂ）に斜視図である。
【図２】（ａ）は重量検知ユニットを下方から見た斜視図であり、（ｂ）は一部を拡大した破断側面図である。
【図３】（ａ）はセンサプレートの底面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はセンサプレートに形成される電気回路を説明する図である。
【図４】センサプレートの底面図である。
【符号の説明】
１　　乗員検知システム
２　　シート
４　　重量検知ユニット
５　　制御ユニット
６　　ベースフレーム
７　　車体
１０　　センサプレート
１１　　断熱材
２１　　固定部
２２　　変位部
２３　　連結部
６０　　センサプレート
６１　　熱伝導材
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４　歪抵抗

Claims (2)

1. シートまたは車体の一方に連結されるベースフレーム内に収容され、前記シートに着座した乗員の重量を検出するセンサを有し、前記重量に基づいて乗員を検知する乗員検知システムであって、
   前記ベースフレームに、前記センサと前記ベースフレームとの熱伝導を妨げる断熱材を配設したことを特徴とする乗員検知システム。
2. 前記センサは歪ゲージからなり、前記歪ゲージを形成する抵抗体間の温度差を減少させる熱伝導材を前記センサに設けたことを特徴とする請求項１に記載の乗員検知システム。

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