JP2024058885A - 車両用シート着座センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用シート着座センサの構造に関する。
車両には、シートに乗員が着座しているか否かを検出するセンサが設けられる場合がある。着座検出用のセンサとしては、乗員が着座するシートクッションに設けられた圧力センサを用いる方式や、乗員の着座圧力による検出板の変形により電極を接触させて着座を検出する方式や、導電性ウレタンフォームの抵抗値の変化を検出する方法等が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
従来技術のセンサでは、センサ直上に軽い荷物を載せただけで着座を検出してしまう場合や、小柄な乗員の着座を検出しにくい場合があり、着座の検出精度に改善の余地があった。
そこで、本発明は、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることを目的とする。
本発明の車両用シート着座センサは、帯板状の車両用シート着座センサであって、帯状の上弾性薄板と、帯状の下弾性薄板と、前記上弾性薄板と前記下弾性薄板との間に積層接合された帯状のスペーサ板と、を備え、前記スペーサ板は、長手方向に延びる長円形の開口を少なくとも1つ備え、前記上弾性薄板と前記下弾性薄板とは、各前記開口に面する領域に電極膜がそれぞれ形成されており、乗員の着座により全体が下に凸となるように長手方向に湾曲した際に、少なくとも1つの前記開口の長手方向両端に対する前記上弾性薄板の下方向の矢高と、その開口の前記長手方向両端に対する前記下弾性薄板の下方向の矢高との差が前記スペーサ板の厚さよりも大きくなり、前記上弾性薄板の前記電極膜が前記下弾性薄板の前記電極膜に接触することにより、2つの前記電極膜が通電して着座を検出すること、を特徴とする。
このように、下方向に湾曲した際の、長円形の開口の部分における上弾性薄板と下弾性薄板との湾曲変形の周長差により、上弾性薄板の下方向の矢高が下弾性薄板の下方向に矢高よりも大きくなり、上弾性薄板の電極膜が下弾性薄板の電極膜に接触することで着座を検出するので、乗員の体格に関わらず着座を確実に検出することができると共に、荷物による着座の誤検出を抑制し、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることができる。
本発明の車両用シート着座センサにおいて、複数の前記開口は、長手方向に隣接する2つの開口の各両端の各半円部が幅方向に重なり、各中央の各長方形部が幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されてもよい。
これにより、長手方向の広い範囲で乗員の着座の検出を行うことができるので、乗員の体格、着座位置に関わらず、着座を確実に検出することができる。
本発明の車両用シート着座センサにおいて、前記開口の長手方向の長さは、前記スペーサ板の厚さの60倍から120倍としてもよい。
これにより、乗員の体格に関わらず、着座を確実に検出することができる。
本発明の車両用シート着座センサにおいて、前記上弾性薄板は、前記下弾性薄板よりも厚くてもよい。
これにより、荷物による局部的な圧力により乗員の着座を誤検出することを抑制できる。
本発明は、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることができる。
以下、図面を参照しながら実施形態の車両用シート着座センサ10について説明する。車両用シート着座センサ10は、図1の左図に示す車両用のシート20に取り付けられている。シート20は、乗員が座り、乗員の荷重がかかるクッション部21と、乗員の背中を支持する背もたれ部22と、乗員の頭部を支持するヘッドレスト23とで構成されている。図1の右図に示すように、クッション部21は、乗員の荷重を受けるクッションパッド24と、クッションパッド24の上に被せられるクッションカバー25とで構成されている。クッションカバー25はファブリック、皮等で構成されている。
車両用シート着座センサ10は、クッションパッド24の上面で、車両幅方向の中央のやや後方の乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所の近傍に取り付けられている。車両用シート着座センサ10は、車両前後方向に長い帯板形状である。尚、図1に示す矢印FR、矢印UP、矢印RHは、シート20が取り付けられる車両の前側、上側、右側をそれぞれ示している。また、図2~5に示す矢印FR、矢印UP、矢印RHは、車両用シート着座センサ10を備えるシート20が車両に取り付けられた際の車両用シート着座センサ10の方向を示す。また、帯板状の車両用シート着座センサ10の延びる車両前後方向を長手方向、長手方向と直交する方向を幅方向という。
図2、3に示すように、車両用シート着座センサ10は、全長LL、全幅WWの帯板形状で、帯状の上弾性薄板11と、帯状の下弾性薄板12と、帯状のスペーサ板13とで構成されている。上弾性薄板11と下弾性薄板12は、例えば、樹脂の薄板、或いは樹脂フィルムで構成されてもよい。また、スペーサ板13も樹脂板で構成されてもよい。
スペーサ板13は上弾性薄板11と下弾性薄板12との間に積層接合されており、長手方向に延びる長円形の長さL、幅Wの開口14が複数配置されている。複数の開口14は、長手方向に隣接する2つの開口14の各両端の各半円部Sが幅方向に重なり、各中央の各長方形部Mが幅方向に重ならないように千鳥状に二列に配置されている。スペーサ板13の厚さtは、上弾性薄板11、下弾性薄板12の厚さよりも厚くなっている。
図3に示すように、上弾性薄板11と下弾性薄板12とには、各開口14に面する領域に電極膜15、16がそれぞれ形成されている。車両用シート着座センサ10は、この2つの電極膜15、16が接触することによる通電により乗員の着座を検出する。
次に図4、5を参照しながら、乗員がシート20に着座した際の車両用シート着座センサ10の各部の変形と着座検出について説明する。
図4は、乗員の着座により、シート20のクッション部21が下方向に僅かに湾曲した状態の車両用シート着座センサ10の断面を示す。図4に示す様に、下弾性薄板12は、下に方向に凸の半径Rsの湾曲面となっている。スペーサ板13の厚さをtとすると、上弾性薄板11は下に凸の半径(Rs-t)の湾曲面となっている。下弾性薄板12の開口14の前端14fと後端14rとの間の湾曲面に沿った周長は、Uoであり、上弾性薄板11の開口14の前端14fと後端14rとの間の湾曲面に沿った周長は、Uiである。周長Uoは周長Uiよりも長いが、車両用シート着座センサ10の湾曲変形がごくわずかな場合には、その差は、非常に小さく、上弾性薄板11は、周方向に圧縮された状態で、下弾性薄板12と略平行に湾曲している。従って、この状態では、電極膜15、16は互いに離間して接触しておらず、着座を検出していない。
次に乗員の荷重により、クッション部21が下方向に大きく変形すると、図5に示す様に車両用シート着座センサ10の下弾性薄板12は、下方向に凸の半径Roの湾曲面となる。ここで、半径Roは、先に図4を参照して説明した半径Rsより小さい。このように、下弾性薄板12の湾曲半径Rが小さくなると、図4を参照して説明した上弾性薄板11の開口14の前端14fと後端14rとの間の湾曲面に沿った周長Uiと、下弾性薄板12の開口14の前端14fと後端14rとの間の湾曲面に沿った周長Uoとの差が大きくなる。このため、上弾性薄板11の開口14の前端14fと後端14rとの間の部分に加わる周方向の圧縮力が大きくなり、図5に示す様に、上弾性薄板11は、開口14の前端14fと後端14rとの間で下方向に向かって座屈変形を起こし、半径Ri、周長Viの湾曲面となる。この際、上弾性薄板11の開口14の前端14fと後端14rとを結ぶ線からの下方向への湾曲高さ、つまり、開口14の長手方向両端に対する上弾性薄板11の下方向への湾曲高さは、矢高Ciとなる。
一方、下弾性薄板12には、湾曲変形により引張力が加わるので、下弾性薄板12は、上弾性薄板11のような座屈変形はせず、図5に示す様に、半径Ro、周長Voの湾曲面となる。そして、下弾性薄板12の開口14の前端14fと後端14rとを結ぶ線からの下方向への湾曲高さ、つまり、開口14の長手方向両端に対する下弾性薄板12の下方向への湾曲高さは、矢高Coとなる。
そして、上弾性薄板11の矢高Ciと下弾性薄板12の矢高Coとの差がスペーサ板13の厚さtよりも大きくなると、上弾性薄板11の下面に形成されている電極膜15が、下弾性薄板12の上面に形成されている電極膜16に接触し、乗員の着座を検出する。
次に、開口14の長手方向長さLと2つの電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rについて説明する。図6の実線aはスペーサ板13の厚さtが厚い場合の開口14の長手方向長さLに対する電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rの関係を示し、図6の破線bは、スペーサ板13の厚さが薄い場合の開口14の長手方向長さLと湾曲半径Rとの関係を示す。図6に示すように、開口14の長手方向長さLが長くなると、電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rは大きくなる。逆に、開口14の長手方向長さLが短くなると、電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rは小さくなる。そして、図6中の実線a、白抜き矢印で示すように、開口14の長手方向長さLをL2とした場合には、車両用シート着座センサ10の湾曲半径RがR2よりも小さくなった場合に電極膜15、16が接触して着座を検出する。また、開口14の長手方向長さLをL2よりも小さいL1とした場合には、車両用シート着座センサ10の湾曲半径RがR2よりも小さいR1となった場合に電極膜15、16が接触して着座を検出する。
ここで、車両用シート着座センサ10の湾曲半径Rは、着座する乗員の臀部の大きさによって決まってくる。大柄な体格の乗員が着座した場合には、車両用シート着座センサ10の湾曲半径Rは大きくなり、子供等の小柄な乗員が着座した場合には、車両用シート着座センサ10の湾曲半径Rは小さくなる。従って、図6中の実線aに基づいて、大柄な体格の乗員が着座した場合の車両用シート着座センサ10の湾曲半径Rに対応する開口14の長手方向長さLを決定しておけば、着座した際の車両用シート着座センサ10の湾曲半径Rが小さくなる子供等の体格の小柄な乗員の着座も検出可能とすることができる。
一方、図6の実線aからわかるように、開口14の長手方向長さLを長くすると、電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rが大きくなるので、車両用シート着座センサ10が僅かに湾曲した場合でも電極膜15、16が接触してしまい、着座の誤検出が発生してしまう。そこで、本実施形態の車両用シート着座センサ10では、図6に示す様に、開口14の長手方向長さLを大柄な体格の乗員が着座した場合に電極膜15、16が接触する長さに設定し、複数の開口14を長手方向に複数、千鳥状に並べて配置することにより、着座の検出精度の向上を図りつつ誤検出を抑制し、広い範囲で着座検出を行うことができるように構成している。
大抵の場合、荷物は下面が平らなので、シート20の上に置かれた場合に、車両用シート着座センサ10をあまり湾曲変形させない。従って、上記のように構成することにより、荷物がシート20の上に置かれたことにより乗員の着座を誤検出することを抑制することができる。
また、スペーサ板13の厚さtが薄い場合には、スペーサ板13の厚さtが厚い場合よりも電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径Rは大きくなる。例えば、図6中の実線aに示す様に開口14の長手方向長さLがL1の場合、スペーサ板13の厚さtが厚い場合には、電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径RはR1であるが、図6中の破線bに示す様に、スペーサ板13の厚さtが薄い場合には、電極膜15、16が接触を開始する湾曲半径RはR1よりも大きいR2となる。
このように、開口14の長手方向長さLは、スペーサ板13の厚さtに応じて適切に選択することが必要となる。発明者の研究によると、スペーサ板13の厚さを一般的に用いられる0.4mmから0.15mm程度とした場合、開口14の長さLをスペーサ板13の厚さtの60倍から120倍とすることにより、乗員の体格に関わらずに確実に着座を検出でき、且つ、荷物がシート20の上に置かれたことにより乗員の着座を誤検出することを抑制することができることが分かっている。
以上、説明したように、実施形態の車両用シート着座センサ10は、下方向に湾曲した際の、長円形の開口14の部分における上弾性薄板11と下弾性薄板12との湾曲変形の周長差により、上弾性薄板11の下方向の矢高Ciが下弾性薄板12の下方向に矢高Coよりも大きくなり、上弾性薄板11の電極膜15が下弾性薄板12の電極膜16に接触することで着座を検出する。これにより、乗員の体格に関わらず着座を確実に検出することができると共に、荷物による着座の誤検出を抑制し、車両用シート着座センサ10の検出精度の向上を図ることができる。
また、実施形態の車両用シート着座センサ10では、長手方向に隣接する2つの開口14の両端の各半円部Sが幅方向に重なり、各中央の各長方形部Mが幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されている。これにより、着座を検出する開口14が長手方向に連続して配置されるので、長手方向の広い範囲で乗員の着座の検出を行うことができる。また、乗員の体格、着座位置に関わらず、着座を確実に検出することができる。
以上の説明では、車両用シート着座センサ10は、スペーサ板13に4つの開口14が千鳥状に配置されているとして説明したが、これに限らず、長手方向に5つ以上の開口14を千鳥状に配置してもよいし、開口14を1つとしてもよい。
また、上弾性薄板11の厚さを下弾性薄板12の厚さよりも厚くしてもよい。これにより、小さい荷物をシート20の上に載置した場合に、上弾性薄板11に加わる荷重により上弾性薄板11が下方に向かって変形して電極膜15が下弾性薄板12の電極膜16に接触することを抑制し、着座の誤検出を抑制することができる。
また、以上の説明では、車両用シート着座センサ10は車両前後方向に延びるように、シート20のクッションパッド24の上に取り付けられるとして説明したがこれに限らない。例えば、車両用シート着座センサ10は、長手方向を車両幅方向とし、長手方向の中央部がクッションパッド24の車両幅方向の中央のやや後方に乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所となるように、クッションパッド24の上に取り付けられてもよい。また、車両用シート着座センサ10は、長手方向の中央部が、クッションパッド24の車両幅方向の中央のやや後方に乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所となるように、車両前後方向に対して斜めになるようにクッションパッド24の上に取り付けられてもよい。
10 車両用シート着座センサ、11 上弾性薄板、12 下弾性薄板、13 スペーサ板、14 開口、14f 前端、14r 後端、15、16 電極膜、20 シート、21 クッション部、22 背もたれ部、23 ヘッドレスト、24 クッションパッド、25 クッションカバー、Ci、Co 矢高。
Claims (4)
- 帯板状の車両用シート着座センサであって、
帯状の上弾性薄板と、
帯状の下弾性薄板と、
前記上弾性薄板と前記下弾性薄板との間に積層接合された帯状のスペーサ板と、を備え、
前記スペーサ板は、長手方向に延びる長円形の開口を少なくとも1つ備え、
前記上弾性薄板と前記下弾性薄板とは、各前記開口に面する領域に電極膜がそれぞれ形成されており、
乗員の着座により全体が下に凸となるように長手方向に湾曲した際に、
少なくとも1つの前記開口の長手方向両端に対する前記上弾性薄板の下方向の矢高と、その開口の前記長手方向両端に対する前記下弾性薄板の下方向の矢高との差が前記スペーサ板の厚さよりも大きくなり、前記上弾性薄板の前記電極膜が前記下弾性薄板の前記電極膜に接触することにより、2つの前記電極膜が通電して着座を検出すること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。 - 請求項1に記載の車両用シート着座センサであって、
複数の前記開口は、長手方向に隣接する2つの開口の各両端の各半円部が幅方向に重なり、各中央の各長方形部が幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されていること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。 - 請求項1または2に記載の車両用シート着座センサであって、
前記開口の長手方向の長さは、前記スペーサ板の厚さの60倍から120倍であること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。 - 請求項1または2に記載の車両用シート着座センサであって、
前記上弾性薄板は、前記下弾性薄板よりも厚いこと、
を特徴とする車両用シート着座センサ。
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