JP2008506963A - 容量性送信電極 - Google Patents

Abstract

容量性検知装置に用いられる送信電極（１０）を、送信電極を電子検知装置へ接続するための第一接続点（１６）が設けられた導電性シート材（１２）から作製する。本発明に従って、導電性シート材には送信電極を電子検知装置へ接続するための第二接続点（１６’）が少なくとも１個設けられ、この第二接続点（１６’）は、導電性シート材によって前記第一接続点と第二接続点との間に導電性通路が形成されるように、前記第一接続点から一定間隔を開けて配置される。使用時には双方とも電子検知装置へ接続される第一及び第二接続点によって、送信電極と、該送信電極を電子検知装置へ接続するために用いられる接続線の完全性の点検が可能となる。

Description

本発明は、概略的には、例えば自動車の安全装置に用いられる容量性検出装置用の送信電極に関する。

交通事故に際して乗客の生命を守るため、最新型自動車には、事故による衝突に際して放出される乗客のエネルギーを吸収する数個のエアバッグ及びシートベルト予備テンショナー等の保護装置が通常装備されている。このような保護システムは、それらシステムが実際にシートが占有されているという特定条件にうまく適合していれば最も有効である。これは、マイクロプロセッサ制御方式による保護システムが、シート上の乗客の背丈との相関関係から、例えばエアバッグが展開される瞬間、エアバッグが膨らむ容量、及び衝突後に安全ベルトが外れる瞬間等への適応を可能とするいくつかの作動モードを提供するように設計されているからである。一定のシート占有状態に対し制御マイクロプロセッサをして最適作動モードの選択を可能とするためには、シートの占有状態を特徴づけ、またそのシート占有を抑制システムの特定作動モードとそれぞれ関連づけられたいくつかのクラスのうちの１つへ等級分けするための１または数個のパラメータを検出することが必要である。

シート占有に関するパラメータを収集する１つのアプローチとして、シート中に取り付けられた１または数本の電極への身体容量結合の検出に基づく方法がある。このような測定系に関しては、例えばＬＵ−Ａ−８８８２８に記載がある。この測定系には導電体によって容量的に接続された少なくとも１本の送信電極と少なくとも１本の受信電極が含まれている。受信電極は、送信アンテナの導電体との容量結合を測定信号を基準信号と比較することによって測定する解析回路へ接続されている。

シート占有の有無及び／または状態を検出し、またその占有状態をいくつかのクラスのうちの一つへ等級分けするため、乗客室の異なる位置へ電極が取り付けられた他システムも多数開示されている。ドイツ特許出願ＤＥ−Ａ−１０２３５８８１には、例えば自動車シートの着席面に取り付けられた第一送信電極及び自動車の足置き区画に取り付けられた第二送信電極から構成される結合型占有検出システムが開示されている。この結合型検出システムでは、感圧マットを前記第二電極と共に足置き区画中へさらに取り付けることも可能である。

上述した容量性検知装置の送信電極は、電極を電子検知装置へ接続するための接続点が設けられた単一の導電性シート材から通常成っている。使用に際して、この送信電極には電子検知装置によって交流電圧が供給され、この送信電極を通って流れる電流をモニターすることによって検知部分内にある検知対象物への容量結合が測定される。

この種の送信電極に存する問題点は、これら電極が実際に配置されると、送信電極と電子検知装置間の接続不良を検出できないことである。しかしながら、このような不都合があると、検知範囲内における対象物の検知に誤作動が起こり、結果的に二次抑制系の不適当な展開モードを引き起こす可能性がある。実際、電子検知装置と送信電極との接続線が破断し、自動車区画のいずれかの部分に短絡が起こると、検知モード下において電子検知装置によって大きな負荷電流が検出されることになる。

本発明は容量性検知装置に用いられるより改良された送信電極を提供することを目的とする。この目的は、本願の請求項１項に規定された送信電極によって達成される。

容量性検知装置に用いられる送信電極は、該電極を電子検知装置へ接続するための第一接続点を備えた導電性シート材から作製される。本発明に従って、前記導電性シート材には、送信電極を電子検知装置へ接続するための第二接続点が少なくとも１個設けられ、この第二接続点は、前記導電性シート材によって前記第一接続点と第二接続点との間に導電性通路が形成されるように、前記第一接続点から一定間隔を開けて配置される。使用時には双方とも電子検知装置へ接続される前記第一及び第二接続点を用いて、送信電極と送信電極を電子検知装置へ接続させるために用いられる接続線との完全性を点検することが可能である。実際、電子検知装置が、前記２つの接続点が接続される２つの端子間とは別に、これら２つの接続点間の抵抗を定期的に測定するように構成されていれば、前記２つの接続点間にある導電性通路の完全性を点検することが可能である。測定抵抗値が初期基準値よりもかなり増加すれば、電子検知装置によって送信電極の故障を判断することができ、それに対応した故障信号が発せられる。二次抑制系の制御装置はこの故障信号を使って安全装置を展開不実行モードへ切り替えることが可能である。さらに、この故障信号を用いて可視あるいは可聴な警報を発し、故障状態にある自動車の運転者へ知らせることも可能である。

送信電極の監視範囲を最大化するためには、監視可能な導電性通路が送信電極の検知部分を通って可能な限り延びていることが望ましい。従って、前記少なくとも１個の第二接続点は、好ましくは前記導電性シート材上の前記第一接続点に対して電気的に正反対の位置へ配置される。この実施態様の極めて単純な変形例においては、導電性シート材を単純な閉じられた形状に構成し、そして前記第一及び第二接続点は、前記シート材上の物理的あるいは幾何学的に正反対に位置する２つの部位へ配置される。しかしながら、このような実施態様では、前記第一及び第二接続点間の距離ゆえに電子検知装置への接続が困難である。

さらに好ましい実施態様においては、１つのコネクタ部分で接続できるように、前記第一及び第二接続点が互いに近接して配置される。この場合、前記シート材は、前記第一及び第二接続点が電気的に十分離されるように、適切に形状化されなければならない。このような形状化は、前記第一及び第二接続点の間の導電性通路が前記シート材中へ可能な限り延びており、それによって物理的に近接しているこれらの接続点が長い導電性通路によって離されるならば達成可能である。

送信電極の構成可能な実施態様においては、前記導電性シート材には少なくとも１個の切り目が含まれ、この少なくとも１個の切り目は前記シート材の縁部分から前記第一及び第二接続点の間を通って該シート材の内側へと延びている。この切り目を利用して前記第一及び第二接続点の間にある前記導電性通路を該導電性通路の長さが長くなるように形状化することが可能である。こり切り目を適当に形状化することにより、導電性通路の長さを最大化し、それによって送信電極の監視範囲を最大化することが可能である。

このような実施態様において、前記切り目とは、該切り目を横切る電流の流れを妨げることに適した、導電性シート材中に存在するあらゆる間隙のことをいう。従って、前記切り目は、電流が横切って通過することを妨げるのに適したいずれか可能な形状であればいかなる形状であってもよい。実用場面において前記切り目は一般的に全体的に幅が狭く細長い形状に作製される。従って切り目の全表面は送信電極の全表面よりも小さくなるため、送信電極の感度は実質的に減じられない。実際、検知装置によって検知される対象物は送信電極から一定間隔を開けて位置している。しかしながら送信電極から一定間隔を開けた部位における送信電極の電界は主として該電極の全体サイズによって決まってくる。この電界は、切り目のサイズが一定サイズを超えない限り、導電性シート材へ切り目を設けることによっては実質的に変化しない。

本発明の有利な実施態様においては、前記導電性シート材には多数の切り目が含まれている。これら切り目のそれぞれは前記シート材の縁部分から該シート材の内側の方へ延び、また前記第一及び第二接続点の間の導電性通路が迷路状の形状となるように配列される。このように迷路状の形状にされているため、前記導電性通路を導電性シート材のすべての部分へ延びるように形状化することができるので、送信電極の監視可能範囲を最適化することが可能である。この実施態様において、導電性シート材は迷路状の導電性通路形状を取ることができることが理解されよう。

本発明の最も好ましい実施態様においては、送信電極に少なくとも１個のダイオード手段が含まれ、このダイオード手段は、電子検知装置と第二接続点との間に直列に接続できるように該第二接続点へ配置される。このダイオード手段を備えることにより、送信電極、及び送信電極を電子検知装置へ接続するために用いられる接続線から成る系全体の点検を有利に行なうことが可能となる。実際、送信電極の第一接続点へ前記ダイオードの導電方向の直流電圧が供給される場合、接続線を含む送信電極全体の抵抗を測定し、及び送信電極の完全性を点検することが可能である。しかしながら、送信電極の第一接続点へ直流電圧が前記ダイオードの非導電方向に供給される場合には、電流は全く流れてはならず、また（第一接続点を接続する）第一接続線を含めた送信電極が自動車室内から遮断されていることを点検することが可能である。従って、この実施態様によれば、送信電極の全体的電気状態を点検することが可能であり、それによって電極の欠陥に起因する実際のシート占有の誤った等級分けを起こす危険性を排除することが可能である。

本発明の構成可能な実施態様においては、導電性シート材には少なくとも１個のカットアウトが設けられ、このカットアウトは送信電極の検知部分内に配置される。この少なくとも１個のカットアウトを、該アウトカットが導電性シート材の少なくとも１個の切り目と重なり合うように導電性シート材中へ配置することが可能である。この場合、このカットアウトは切り目の一部となることができる。

送信電極の検知部分内に前記カットアウトを配置することによって有効電極面が減じられ、それによって送信電極と自動車フロアによって形成されるコンデンサのキャパシタンスが減じられる。そのため、下側電極面が必要とする電子検知装置からの励振容量が低下し、それによってより軽量化及び小型化された電子機器の開発が可能となり、例えば自動車シート中等の通常限られた集積スペースへの集積化を容易化することができる。さらに、電子機器の低容量化により、電子検知装置をより低コストで製造することが可能となる。最後に、このように下側電極面を構成することによって送信電極の製造過程における導電性材料の消費量を低下させ、送信電極自体をより安価に製造することが可能となる。

送信電極は、例えば銅板等の金属箔あるいは導電性布地材料（例えば金属（アルミニウム）被覆された布地材料または導電性繊維から成る布地）等のいずれか適当な導電性シート材から作製可能である。好ましい実施態様において、前記導電性シート材を単純に担持層表面へ導電性コーティング処理を行なって作製することができる。このような実施態様においては、送信電極の切り目は好ましくは前記担持層の非コーティング面によって形成される。この実施態様によれば送信電極を低コストで製造することが可能である。送信電極の重量を低減させるため、担持層の非コーティング面を打ち抜いて切り目を形成することも可能である。好ましくは、これら開口部は前記導電性シート材中の切り目よりも幾分小さく形成される。別態様として、これら切り目をコーティング担持層の打ち抜きによって形成することも可能である。

前記導電性コーティング、すなわち導電性シート材をスクリーンプリント法によって担持層上へプリント処理することも可能である。スクリーンプリント法によれば、高解析能（例えばグラファイト、あるいは銀または酸化金属等の金属を含む）導電性インクを用いてあらゆる可能な複雑パターンをプリントすることが可能である。さらに、スクリーンプリント法によれば、複数の切り目をいずれか実施可能な配列に容易に形成し、また個々の切り目をいずれか実施可能な形状に容易に作製することも可能である。

次に、本発明の好ましい実施態様について添付図面を参照しながら実施例を用いて説明する。

図１は容量性検知装置に用いられる送信電極１０の第一の実施態様を示す図である。この送信電極１０はＰＥＴ箔等の適当な誘電性材料から成る担持箔１４へ処理された導電性シート材から作製される。この送信電極にはさらに、送信電極を電子検知装置（図示せず）へ接続するための第一接続点１６が設けらる。導電性シート材は、例えば金属箔あるいは導電性コーティング処理された担持箔からなる。また、この導電性コーティングは金属あるいはグラファイト等の他の適当な導電性材料から作製可能である。

本発明の一実施態様においては、図示された電極１０にはさらに第二接続点１６’が設けられ、この第二接続点１６’は、前記導電性シート材によって前記第一接続点１６とこの第二接続点１６’間に導電性通路が形成されるように、前記第一接続点から一定間隔を開けて配置される。図１では、このようにして形成された導電性通路が破線２０で略示されている。送信電極１０の接続点１６及び１６’のそれぞれが個別に電子検知装置へ接続されている場合、送信電極の完全性はこれら２つの接続点１６及び１６’間の電気抵抗をモニターすることによって点検可能である。

接続点双方１６及び１６’を接続ラグを有する導電性トレース２２及び２４を介して電子検知装置へ接続することが可能である。前記電子検知装置への接続は、接続ラグ２６上において導電性トレース２２及び２４上へ接続線を結線することによって行なうことができる。

前記導電性通路２０は送信電極の検知部分中を通って可能な限り延びていることが好ましいことから、第二接続点１６’は好ましくは導電性シート材１２上において第一接続点１６とは電気的に正反対となる位置へ配置される。図２は前記実施態様の単純な変形例を示した図である。第一及び第二接続点１６及び１６’は導電性シート材１２の２つの物理的に正反対となる箇所に位置している。しかしながら、第一接続点と第二接続点との間に距離があることから、このような実施態様において電子検知装置への接続を行なうことは困難である。図３に、第一及び第二接続点１６及び１６’が共通の接続ラグ２６へ接続される別の実施態様による送信電極２００を示す。

図４は、２つの接続点１６及び１６’が物理的に互いに隣接して配置された送信電極３００の一実施態様を示した図である。この実施態様において導電性シート材１２は、２つの接続点１６及び１６’を電気的に分離するのに適するように形状化されている。これら２つの接続点の「電気的」分離は、導電性シート材１２の縁部分から前記第一及び第二接続点の間を通って該導電性シート材の内側へ延びる切り目あるいは間隙３１８の形成によって達成されている。この切り目あるいは間隙３１８によって、一方の接続点から他方の接続点への該切り目を横切る電流の流れが遮断される。従って、２つの接続点１６及び１６’を接続する導電性通路は、前記切り目の周囲を通過することから検知部分の全体に亘って延びている。

図５及び６は、導電性シート材１２に形状の異なる数個のカットアウト４２８及び５２８、及び数個の切り目４１８及び５１８が含まれた送信電極４００及び５００の実施態様を示した図である。送信電極の検知部分内に配列されたカットアウト４２８あるいは５２８によって有効電極面が減じられるため、送信電極と例えば自動車フロアによって形成されるコンデンサのキャパシタンスが減じられる。これにより、下側電極面が必要とする電子検知装置からの励振容量が低減されるため、より小型の電子機器の開発が可能となる。

図５においては、カットアウトはそれぞれ類似した形状を呈し、検知部分内に規則的に配列されている。送信電極の検知部分は、例えば導電性シート材１２の外縁によって画定される。図６には形状並びにサイズがそれぞれ異なるカットアウトが示されている。

これら両実施態様においては、カットアウト４２８または５２８のいくつかは、導電性シート材１２によって形成され及び接続点１６及び１６’を接続する導電性通路４２０あるいは５２０が迷路状に形状化されるように、切り目あるいは間隙４１８あるいは５１８を介して相互接続されている。このように導電性通路を迷路状に形状化することにより、導電性通路が導電性シート材の全域に亘って延び、その結果として送信電極のモニター可能部分を最適化できるように該導電性通路を構成することが可能となる。

図７に、接続点１６及び１６’間に形成された導電性通路２２が図４の実施態様と同様に単一の細長い切り目６１８が形成されて形状化されている送信電極６００の一実施態様を示す。送信電極６００の接続点１６及び１６’は検知部分の角部に配置され、そして切り目６１８は導電性シート材の角部から検知部分内を対角線方向へ延びている。送信電極の導電性シート材には、さらに送信電極の有効面積を減ずるためのカットアウト６２８が数個設けられる。これらカットアウト６２８は規則的に配列され、またカットアウト６２８のいくつかは切り目６１８と重なり合っている。従って、重なり合ったカットアウトはそれぞれ切り目６１８の一部となっている。

図５〜７に示した送信電極４００、５００及び６００のそれぞれにはダイオード３０が含まれ、各ダイオード３０は、それを電子検知装置と第二接続点１６’との間へ直列に接続されるように該第二接続点１６’に配置されている。前述したように、ダイオードを配置することにより、送信電極と、送信電極を電子検知装置へ接続するために用いられる接続線から成る装置全体の点検を有利に行なうことが可能となる。

図８にさらに別の実施態様による送信電極７００を示す。送信電極７００には中央カットアウト７０２及び多数の周縁カットアウト７０４が形成され、これらカットアウトは送信電極の輪郭から内側へ延びている。これら形状の異なるカットアウトは、送信電極が導電性通路７０８から両側へ延びる多数のＴ字形突起から成るように配列される。このような構成においては、導電性通路７０８が送信電極の２つの接続点の間を延び、好ましくはこれら接続点が例えば共通の接続ラグ上に配置される。この実施態様におけるＴ字形突起の細い基部は、本発明に係る容量性送信電極が三次元支持面（自動車フロア等）へ有利に適合できるように容易に変形可能である。

送信電極の一実施態様の平面図である。 物理的に正反対となる位置へ接続点が設けられた送信電極の一実施態様の平面図である。 電気的に正反対となる位置へ接続点が設けられた送信電極の一実施態様の平面図である。 切り目が設けられた送信電極の一実施態様の平面図である。 カットアウトが設けられた別の実施態様による送信電極の平面図である。 カットアウトが設けられた別の実施態様による送信電極の平面図である。 カットアウトが設けられた別の実施態様による送信電極の平面図である。 カットアウトが設けられた別の実施態様による送信電極の平面図である。

符号の説明

１０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００：送信電極
１２：導電性シート材
１４：担持層
１６、１６’：接続点
２０、４２０、５２０：導電性通路
２２、２４：導電性トレース
２６：接続ラグ
３０：ダイオード
３１８、４１８、５１８、６１８、７１８：切り目または間隙
４２２、７０８：導電性通路
４２８、５２８、６１８、７０２、７０４：カットアウト
４３０：担持層中のカットアウト
７０６：Ｔ字形突起

Claims (7)

1. 送信電極を電子検知装置へ接続するための第一接続点が設けられた導電性シート材から作製される容量性検知装置用送信電極であって、
   前記導電性シート材には送信電極を電子検知装置へ接続するための第二接続点が少なくとも１個設けられ、及び前記第二接続点は、前記導電性シート材によって前記第一及び第二接続点の間に導電性通路が形成されるように、前記第一接続点から一定間隔を開けて配置されることを特徴とする前記送信電極。
2. 前記少なくとも１個の第二接続点が、前記導電性シート材上の第一接続点から電気的に正反対となる位置に配置されることを特徴とする請求項１項記載の送信電極。
3. 前記導電性シート材に少なくとも１個の切り目が含まれ、この少なくとも１個の切り目が前記導電性シート材の縁部分から前記第一及び第二接続点の間を通って前記導電性シート材の内側へ延びていることを特徴とする請求項１または２項記載の送信電極。
4. 前記導電性シート材に複数の切り目が含まれ、これら切り目のそれぞれが前記導電性シート材の縁部分から前記導電性シート材の内側へ延び、及びこれら切り目が、前記第一及び第二接続点の間に形成される導電性通路が迷路状に形成されるように、配置されることを特徴とする請求項１または２項記載の送信電極。
5. 少なくとも１個のダイオード手段を含み、このダイオード手段が、それを電子検知装置と第二接続点との間に直列に接続できるように、該第二接続点へ配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の送信電極。
6. 前記導電性シート材に少なくとも１個のカットアウトが形成され、このカットアウトが送信電極の検知部分内に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の送信電極。
7. 前記少なくとも１個のカットアウトが前記導電性シート材の少なくとも１個の切り目と重なり合うことを特徴とする請求項６項記載の送信電極。

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