JP3439999B2 - 乗員検知システム及びアンテナ電極 - Google Patents
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Description
及びアンテナ電極に関し、特にエアバッグ装置を搭載し
た自動車の助手席における乗員の着席状況などに応じ
て、エアバッグ装置のエアバッグを展開可能な状態又は
展開不可能な状態に設定し得る乗員検知システム及びア
ンテナ電極の改良に関する。
極を配置すると共に、このアンテナ電極に発生させた微
弱電界(Electric Field)の乱れを利用した乗員検知
システムを提案した。この乗員検知システムの基本原理
について図11を参照して説明する。まず、同図(a)
に示すように、アンテナ電極Eに発振回路OSCからの
高周波低電圧を印加することにより、アンテナ電極Eの
周辺には微弱電界が生ずる結果、アンテナ電極Eの側に
は電流Iが流れる。この状態において、同図(b)に示
すように、アンテナ電極Eの近傍に物体OBを存在させ
ると、電界に乱れが生じてアンテナ電極Eの側には電流
Iとは異なった電流I1 が流れることになる。
ている場合と乗っていない場合とでは、アンテナ電極E
の側に流れる電流に変化が生ずるものであり、この現象
を利用することにより、シ−トへの乗員の着席状況など
を検知することができる。尚、シ−トに物体OBが乗っ
ている場合にはアンテナ電極Eの側に流れる電流が増加
し、シ−トに物体OBが乗っていない場合にはアンテナ
電極Eの側に流れる電流が減少する。
体例について図12〜図15を参照して説明する。図1
2は助手席(又は運転席)のシ−トを示しており、この
シ−ト1は主として着席部1aと背もたれ部1bとから
構成されている。着席部1aは、例えば前後にスライド
可能なベ−ス2に固定されたシ−トフレ−ム3と、シ−
トフレ−ム3の上部に配置されたクッション材と、クッ
ション材を覆う外装材とから構成されており、背もたれ
部1bは、例えばシ−トフレ−ムの前面側にクッション
材を配置すると共に、クッション材を外装材で被覆して
構成されている。特に、背もたれ部1bには複数の帯状
のアンテナ電極4(4a〜4f)が、ほぼ水平状態で互
いに上下方向に離隔し、かつ背もたれ部1bの幅方向の
広い範囲に亘って位置するように配置されている。尚、
シ−トフレ−ム3ないしその近傍には後述する制御ユニ
ット10が配置されている。
すように、不織布などの絶縁部材よりなるベ−ス部材5
と、ベ−ス部材5の一方の面に上下方向に所定の間隔で
離隔して配置したほぼ同一サイズの帯状のアンテナ電極
部4a〜4fと、アンテナ電極部4a〜4fから導出さ
れたリ−ド線6(6a〜6f)とから構成されている。
特に、アンテナ電極部4a〜4fは導電性の布地、或い
は布面に糸状の金属線や導電性を有する繊維などを織り
込んだりして形成されている。尚、リ−ド線6(6a〜
6f)の導出端は後述する制御ユニット10のコネクタ
(或いは端子)19a〜19fに接続されている。
示すように、インタ−フェ−ス回路Aと、ハウジングに
配置されたコネクタ19a〜19fと、CPU,A/D
変換部,外部メモリ(例えばEEPROM,RAM)な
どを含む制御回路20と、ハウジングに配置され、図示
しないバッテリ電源に接続されるコネクタ21と、コネ
クタ21に接続され、インタ−フェ−ス回路A,制御回
路20などが必要とする適宜のVcc電源を生成する電
源回路22とから構成されている。この制御ユニット1
0の制御回路20には、例えば図15に示す構成のエア
バッグ装置30が接続されている。
−フェ−ス回路Aは、例えば周波数が120KHz程度
で電圧が5〜12V程度の高周波低電圧によってアンテ
ナ電極4の周辺に微弱電界を発生させる電界発生手段
(例えば発振回路)11と、発振回路11からの送信信
号の電圧振幅をほぼ一定に制御する振幅制御回路12
と、送信信号の送信電流を検出する電流検出回路(情報
検出回路)15と、電流検出回路15の出力信号を直流
に変換するAC−DC変換回路16と、AC−DC変換
回路16の出力信号を増幅する増幅器17と、一方が電
流検出回路15に、他方がコネクタ19a〜19fにそ
れぞれ接続され、かつ複数のスイッチング手段18a〜
18fを有するアンテナ電極部4a〜4fの切換回路1
8とから構成されている。尚、切換回路18におけるス
イッチング手段18a〜18fの選択的な切換は制御回
路20からの信号に基づいて行われる。
幅制御回路12は、例えば送信信号の電圧振幅を可変す
る振幅可変回路13と、送信信号の電圧振幅を検出する
振幅検出回路14とから構成されている。そして、振幅
可変回路13は、例えばプログラマブルゲインアンプ
(PGA)よりなる振幅可変部13aから構成されてお
り、振幅検出回路14は、例えばオペアンプなどよりな
る電圧振幅の検出部14aと、検出部14aの出力信号
を直流に変換するAC−DC変換回路14bと、AC−
DC変換回路14bの出力信号を増幅する増幅器14c
とから構成されている。尚、増幅器14cの出力信号は
制御回路20に供給され、振幅可変部13aに対する振
幅可変信号は制御回路20から出力される。
て、電流検出回路15は、例えば回路(送信信号系)に
直列に接続されたインピ−ダンス素子例えば抵抗15a
と、抵抗15aの端子電圧を増幅する差動増幅器などの
増幅器15bとから構成されている。この電流検出回路
15の出力側はAC−DC変換回路16,増幅器17を
介して制御回路20に接続されている。そして、電流検
出回路15における抵抗15aの出力側は切換回路18
におけるスイッチング手段18a〜18fを介してコネ
クタ19a〜19fに接続されている。
フィングセンサSS1,スクイブSQ1,電界効果形ト
ランジスタなどのスイッチング素子SW1の直列回路よ
りなる運転席側のスクイブ回路と、セ−フィングセンサ
SS2,スクイブSQ2,スイッチング素子SW2の直
列回路よりなる助手席側のスクイブ回路と、電子式加速
度センサ(衝突検出センサ)GSと、電子式加速度セン
サGSの出力信号に基づいて衝突の有無を判断し、スイ
ッチング素子SW1,SW2のゲ−トに信号を供給する
機能を有する制御回路CCとから構成されている。
は、次のように動作する。まず、発振回路11から高周
波低電圧が送信されると、それの電圧振幅が振幅検出回
路14の検出部14aにて検出され、その検出信号はA
C−DC変換回路14bにて直流に変換され、増幅器1
4cにて増幅されて制御回路20に入力される。制御回
路20では検出された電圧振幅が所定の振幅値になって
いるか否かを判断し、所定の電圧振幅に修正するための
振幅可変信号が振幅可変部13aに出力される。これに
よって、送信信号の電圧振幅は所定の振幅に修正され、
以後、振幅可変回路13及び振幅検出回路14の連携動
作により、一定の振幅に制御される。
出回路15,切換回路18,コネクタ19a〜19fを
介してアンテナ電極部4a〜4fに供給され、その結
果、アンテナ電極部4a〜4fの周辺には微弱電界が発
生される。この際に、切換回路18のスイッチング手段
18a〜18fは制御回路20からの信号によって開閉
制御が行われ、最初にスイッチング手段18aのみが閉
成され、次にスイッチング手段18bのみが閉成され、
以下同様にして順次に特定のスイッチング手段のみが閉
成されると同時にその他のスイッチング手段は開放され
るように選択的に切換制御される。従って、特定のスイ
ッチング手段(18a〜18f)が閉成された場合に
は、電圧振幅が一定化された送信信号は電流検出回路1
5,特定のスイッチング手段(18a〜18f),特定
のコネクタ(19a〜19f)を介して特定のアンテナ
電極部(4a〜4f)に供給され、その結果、特定のア
ンテナ電極部(4a〜4f)の周辺には微弱電界が発生
され、乗員の背中,肩,首,頭部などのシ−ト(アンテ
ナ電極部)との接触面積(対向面積)の違いに応じた電
流が流れる。この電流は電流検出回路15によって検出
され、AC−DC変換回路16にて直流に変換され、増
幅器17にて増幅されて制御回路20に次々と入力され
る。
有無,乗員の識別(大人か子供かの区別)などに関する
しきい値(しきい値デ−タ)が記憶されている。例えば
乗員の着席の有無に関しては、乗員の着席状態ではアン
テナ電極部4a〜4fに流れる電流のレベルが空席状態
に比較して高くなることから、電流に関する信号デ−タ
が一定値を越えているか否かを基準にして設定される。
又、乗員の識別に関しては、大人と子供によって、それ
ぞれのアンテナ電極部4a〜4fに特徴的な電流が流れ
る上、その電流レベルも大きいことから、その特徴的な
電流パタ−ンないし電流レベルを基準にして設定され
る。
のアンテナ電極部4a〜4fに流れる電流に関する現実
の信号デ−タは各種の演算処理が行われる。例えば現実
の信号デ−タは予め記憶されている乗員の着席の有無,
乗員の識別などに関するしきい値デ−タなどと比較さ
れ、シ−トに乗員が着席しているか否か,シ−トに着席
している乗員が大人であるか子供であるかなどが判断さ
れる。この判断結果に基づいて、図15に示すエアバッ
グ装置30は制御回路20からの送信信号によって、エ
アバッグが展開可能又は展開不可能なるようにセットさ
れる。即ち、制御回路20からの送信信号はエアバッグ
装置30の制御回路CCに入力され、乗員が子供の場合
には助手席側のスイッチング素子SW2のゲ−トに信号
を供給しないように、乗員が大人の場合にはスイッチン
グ素子SW2のゲ−トに信号を供給するようにセットさ
れる。従って、何らかの原因によって車両が衝突した場
合、乗員が子供の場合には助手席側のエアバッグは展開
されないし、大人の場合には展開される。尚、運転手席
側のエアバッグは助手席側の状況に関係なく展開され
る。
乗員検知システムによれば、シ−ト1に配置した複数の
アンテナ電極部4a〜4fに微弱電界を選択的に発生さ
せることによって、アンテナ電極部4a〜4fに大人又
は子供の乗員に対応する特徴的な電流が流れることか
ら、この電流に関連する信号を制御回路20に取り込ん
で演算処理し、しきい値デ−タなどと比較することによ
り、シ−トへの乗員の着席の有無,乗員の識別などを的
確に行うことができる。従って、シ−トに子供の乗員が
着席している場合には、エアバッグの展開を未然に防止
でき、エアバッグ装置30の望ましい制御が可能にな
る。
て、アンテナ電極部4a〜4fの周辺に生じる微弱電界
の強度はアンテナ電極部4a〜4fからの離隔距離の2
乗に反比例することから、アンテナ電極部4a〜4fか
ら離れた位置では電界強度も弱くなるものである。従っ
て、上述のように、乗員がシ−ト1の背もたれ部1bに
接触するように着席している場合には、乗員は最も電界
強度の大きい部分に位置していることになり、アンテナ
電極部4a〜4fには大人又は子供の乗員に対応した特
徴的な電流が流れるために、着席状況の的確な判断が可
能になるものである。
離れるような姿勢、例えば寝込んで前傾姿勢で着席して
いる場合には、乗員の各部位はアンテナ電極部4a〜4
fからの距離に応じてそれぞれ異なった電界強度にな
り、アンテナ電極部4a〜4fには大人又は子供の乗員
に対応した特徴的な電流が流れにくくなるために、着席
状況の的確な判断ができなくなるという問題がある。
な構成によって着席姿勢に少々の変化が生じても、乗員
の着席状況を的確に検知し得る乗員検知システム及びア
ンテナ電極を提供することにある。
の目的を達成するために、シ−ト及び/又はその周辺に
アンテナ電極を配置し、このアンテナ電極の周辺に電界
を発生させ、この電界に基づいてアンテナ電極に流れる
電流に関連する情報デ−タを検出し、この情報に基づい
てシ−トへの乗員の着席状況などを判断するように構成
した乗員検知システムであって、前記アンテナ電極に複
数の突起部を、同部分のアンテナ電極面からほぼ垂直方
向の電界強度が大きくなるように形成したことを特徴と
する。
又はその周辺にアンテナ電極を配置し、このアンテナ電
極の周辺に電界を発生させ、この電界に基づいてアンテ
ナ電極に流れる電流に関連する情報デ−タを検出し、こ
の情報に基づいてシ−トへの乗員の着席状況などを判断
し、この判断結果に基づいてエアバッグ装置のエアバッ
グを所定の動作モ−ドに設定するように構成した乗員検
知システムであって、前記アンテナ電極に複数の突起部
を、同部分のアンテナ電極面からほぼ垂直方向の電界強
度が大きくなるように形成したことを特徴とする。
又はその周辺に配置されたアンテナ電極の周辺に電界を
発生させ、この電界に基づいてアンテナ電極に流れる電
流に関連する情報を検出し、この情報に基づいてシ−ト
への乗員の着席状況などを判断するように構成された乗
員検知システムに適用されるアンテナ電極であって、前
記アンテナ電極に複数の突起部を、同部分のアンテナ電
極面からほぼ垂直方向の電界強度が大きくなるように形
成したことを特徴とする。
及び/又はその周辺に配置されたアンテナ電極の周辺に
電界を発生させ、この電界に基づいてアンテナ電極に流
れる電流に関連する情報を検出し、この情報に基づいて
シ−トへの乗員の着席状況などを判断するように構成さ
れた乗員検知システムに適用されるアンテナ電極であっ
て、前記アンテナ電極は、少なくとも、絶縁部材よりな
るベ−ス部材と、ベ−ス部材の所望部分に直接的に被着
された導電部材よりなるアンテナ電極部とを有し、アン
テナ電極部に複数の突起部を、同部分のアンテナ電極面
からほぼ垂直方向の電界強度が大きくなるように形成し
て構成したことを特徴とし、第5の発明は、前記アンテ
ナ電極の複数の突起部を、個々に独立するほぼ半球状に
形成したことを特徴とし、第6の発明は、前記アンテナ
電極の複数の突起部を、ライン状に形成したことを特徴
とする。
ステムに適用されるアンテナ電極の第1の実施例につい
て図1〜図2を参照して説明する。尚、図12〜図13
に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。同図において、シ−ト1の背
もたれ部1bにはアンテナ電極4が、クッション材と外
装材との間に位置するように配置されている。このアン
テナ電極4は、例えばスパンボ−ド(不織布の一種),
不織布,織布などを含む布材、紙材、レザ−、プラスチ
ックフィルム、フィルム状のゴム材などの絶縁部材より
なるベ−ス部材5と、ベ−ス部材5の一方の面の所望部
分に導電部材よりなり、かつ複数の突起部7を一体的に
形成された複数のアンテナ電極部4a〜4fと、アンテ
ナ電極部4a〜4fより導出され、かつアンテナ電極部
4a〜4fと電気的な接続関係を有するリ−ド線6(6
a〜6f)とから構成されている。
半球状の複数の突起部7が、同部分のアンテナ電極面か
らほぼ垂直方向の電界強度が大きくなるように形成され
ているのであるが、この突起部7は例えば次のように形
成される。即ち、アンテナ電極部4a〜4fを形成した
後に、複数の突起部を有する第1の成形型と複数の凹部
(突起部を受け入れ可能な凹部)を有する第2の成形型
との間にアンテナ電極部4a〜4fを配置し、第1,第
2の成形型によってアンテナ電極部4a〜4fを加圧・
挟持することにより、突起部7が形成される。特に、ア
ンテナ電極部に熱可塑性又は熱硬化性の樹脂成分を含有
させておけば、加熱状態で成形することによって突起部
7の形態を望ましい状態に保つことができる。又、アン
テナ電極部4a〜4fに金属板を適用する場合には上述
の第1,第2の成形型による成形によって容易に突起部
7を形成することがてきる。尚、これらのアンテナ電極
部4a〜4fは導電性の布地、或いは布面に糸状の金属
線や導電性を有する繊維などを織り込んだりして形成さ
れているが、布地に導電部材をスクリ−ン印刷,塗布,
吹き付けしたり、金属を蒸着,メッキしたり、或いは金
属板を利用したりして形成することもできる。
〜4fに電界発生手段11からの高周波低電圧を印加す
ることによって、アンテナ電極部4a〜4fの周辺には
微弱電界が選択的に生ずるのであるが、特に、アンテナ
電極部4a〜4fに一体的に形成された複数の突起部7
には電界が集中し、同部分のアンテナ電極面からほぼ垂
直方向の電界強度が、突起部7の形成されていない部分
に比較して大きくなる。従って、先行技術に比べて乗員
検知領域が拡大される結果、乗員がシ−ト1の背もたれ
部1bから少々離れたような着席姿勢になっても、乗員
の着席状況を的確に判断することができる。
及び乗員検知システムの第2の実施例を示すものであっ
て、基本的な回路構成は図14〜図15に示す先行技術
とほぼ同じである。異なる点は、アンテナ電極のシ−ト
への配置を省略する代わりに、1つのアンテナ電極4を
乗員に対向するダッシュボ−ド部DBに配置したこと
と、制御ユニット10Aをダッシュボ−ド部DBないし
その近傍に配置したことである。
に、絶縁部材よりなるベ−ス部材5と、ベ−ス部材5に
固定され、かつほぼ半球状の複数の突起部7を一体的に
形成した導電部材よりなるアンテナ電極部4aと、アン
テナ電極部4aから延在して形成された延在部4aa
と、延在部4aaの端部に配置されたコネクタ(端子)
とから構成されており、このコネクタは後述する制御ユ
ニット10Aのコネクタ(端子)19aに接続されてい
る。
(乗員P)に対向するフロント側のダッシュボ−ド部D
Bに配置されている。具体的には、ダッシュボ−ド部D
Bの車室内側にはアンテナ電極部4aが配置され、延在
部4aaの端部がダッシュボ−ド部DBの内部に導入さ
れ、導出端のコネクタは後述する制御ユニット10Aの
コネクタ19aに接続されている。尚、延在部4aaは
アンテナ部4aと同一部材で一体的に構成する他、例え
ばシ−ルドケ−ブルなどの別体よりなるリ−ド線(ハ−
ネス)にて代替することも可能である。この場合、アン
テナ部4aにリ−ド線との接続を容易化するためのコネ
クタないし接続用端子を設けることが望ましい。又、コ
ネクタはホック型の他、ピン型,ジャック−プラグ型な
ど適宜の形式のものも適用できる。
地にて構成されており、ダッシュボ−ド部分に貼着され
ているが、例えばダッシュボ−ド部DBを構成する樹脂
材に導電性の布地,金属板などよりなるアンテナ電極部
4aを埋め込んだり、インサ−ト成形したり、或いはア
ンテナ配置部分に相当するダッシュボ−ド部分だけを、
樹脂材に導電性粉末を混入・分散させた導電性を有する
樹脂材にて成形したり、さらには導電性ペイントを被着
したりして構成することもできる。特に、このアンテナ
電極4はダッシュボ−ド部DBに、衝突などによってダ
ッシュボ−ド部DBに接近する乗員Pの少なくとも一部
分、例えば頭部(特には顔面)との対向面積が極力大き
くなるように配置されている。
その近傍には制御ユニット10Aが配置されている。こ
の制御ユニット10Aは、図4に示すように、インタ−
フェ−ス回路Aと、ハウジングに配置されたコネクタ1
9aと、CPU,A/D変換部,外部メモリ(例えばE
EPROM,RAM)などを含む制御回路20と、ハウ
ジングに配置され、図示しないバッテリ電源に接続され
るコネクタ21と、コネクタ21に接続され、インタ−
フェ−ス回路A,制御回路20などが必要とする適宜の
Vcc電源を生成する電源回路22とから構成されてい
る。この制御ユニット10の制御回路20には、例えば
図15に示す構成のエアバッグ装置30が接続されてい
る。
タ−フェ−ス回路Aは、例えば図4に示すように、周波
数が120KHz程度で、電圧が5〜12V程度の正弦
波の高周波低電圧を発生させる電界発生手段(発振回
路)11と、電界発生手段11からの送信信号の電圧振
幅をほぼ一定に制御する振幅制御回路12と、送信信号
の送信電流を検出する電流検出回路15と、電流検出回
路15の出力信号を直流に変換するAC−DC変換回路
16と、AC−DC変換回路16の出力信号を増幅する
増幅器17とから構成されている。
幅制御回路12は、例えば送信信号の電圧振幅を可変す
る振幅可変回路13と、送信信号の電圧振幅を検出する
振幅検出回路14とから構成されている。この振幅可変
回路13は、例えばプログラマブルゲインアンプ(PG
A)よりなる振幅可変部13aから構成されており、振
幅検出回路14は、例えばオペアンプなどよりなる電圧
振幅の検出部14aと、検出部14aの出力信号を直流
に変換するAC−DC変換回路14bと、AC−DC変
換回路14bの出力信号を増幅する増幅器14cとから
構成されている。尚、増幅器14cの出力信号は制御回
路20に供給され、振幅可変部13aに対する振幅可変
信号は制御回路20から出力される。
流検出回路15は、例えば回路(送信信号系)に直列に
接続された抵抗15aと、抵抗15aの端子電圧を増幅
する差動増幅器などの増幅器15bとから構成されてお
り、電流検出回路15における抵抗15aの出力側はハ
ウジングの外面に露呈するように配置されたコネクタ1
9aに接続されている。
は、次のように動作する。まず、電界発生手段11から
高周波低電圧が送信されると、それの電圧振幅が振幅検
出回路14の検出部14aにて検出され、その検出信号
はAC−DC変換回路14bにて直流に変換され、増幅
器14cにて増幅されて制御回路20に入力される。制
御回路20では検出された電圧振幅が所定の振幅値にな
っているか否かが判断され、所定の電圧振幅に修正する
ための振幅可変信号が振幅可変部13aに出力される。
これによって、送信信号の電圧振幅は所定の振幅に修正
され、以後、振幅可変回路13及び振幅検出回路14の
連携動作により、一定の振幅に制御される。
出回路15,コネクタ19aを介してアンテナ電極4
(4a)に供給される。この結果、アンテナ電極4の周
辺には微弱電界が生成され、シ−ト1に着席している乗
員Pとダッシュボ−ド部DB(アンテナ電極4)との離
隔距離に基づいて電界発生手段11からアンテナ電極4
には異なったレベルの電流が流れる。即ち、乗員Pとダ
ッシュボ−ド部DBとの離隔距離が小さくなる程(接近
する程)、アンテナ電極4に流れる電流レベルが大きく
なる。この電流は電流検出回路15によって検出され、
AC−DC変換回路16にて直流に変換され、増幅器1
7にて増幅されて制御回路20に入力される。
着席している乗員Pとダッシュボ−ド部DBとの離隔距
離に関するしきい値が外部メモリに格納(記憶)されて
いる。このしきい値は、例えば乗員Pとダッシュボ−ド
部DB(アンテナ電極4)との離隔距離が許容限度とさ
れる例えば20cm程度以下になった時に、電流検出回
路15にて検出される平均的な電流(アンテナ電極4に
流れる平均的な電流)に対応する信号デ−タが「乗員と
ダッシュボ−ド部との離隔距離が許容限度を超えたと判
断するしきい値」として設定されている。従って、制御
回路20では、このように予め記憶された離隔距離に関
するしきい値デ−タと、現実の検出電流に関連する信号
デ−タとが比較されることにより、シ−ト1に着席して
いる乗員Pとダッシュボ−ド部DBとの離隔距離の適否
が判断される。
デ−タがしきい値デ−タより小さければ、乗員Pとダッ
シュボ−ド部DBとの離隔距離は20cm以上の許容範
囲にあると判定されるから、図15に示すエアバッグ装
置30は制御回路20からの送信信号によって、エアバ
ッグが展開可能なるようにセットされる。逆に、現実の
信号デ−タがしきい値デ−タより大きければ、乗員Pと
ダッシュボ−ド部DBとの離隔距離は許容限度を超える
20cm以下になっていると判定されるから、エアバッ
グ装置30は制御回路20からの送信信号によって、エ
アバッグが展開不可能にセットされる。即ち、制御回路
20からの送信信号はエアバッグ装置の制御回路CCに
入力され、前者の場合にはスイッチング素子SW1,S
W2にゲ−ト信号が供給されるようにセットされる。
又、後者の場合には自動車の衝突時に助手席側のスイッ
チング素子SW2にゲ−ト信号を供給しないようにセッ
トされるが、運転席側のスイッチング素子SW1にはゲ
−ト信号が供給される。
Bに配置されたアンテナ電極4に高周波低電圧を印加す
ることにより、アンテナ電極4の周辺には微弱電界が発
生され、この電界に基づいてアンテナ電極4にはシ−ト
1に着席している乗員Pの、ダッシュボ−ド部DB(ア
ンテナ電極4)に対する離隔距離に応じた電流が流れ
る。従って、この電流の大きさによって、乗員Pとダッ
シュボ−ド部DBとの現実の離隔距離の適否が容易に検
知することができる。
数の突起部7が形成されている関係で、高周波低電圧の
印加時に、電界がアンテナ電極の平坦部より突起部7に
集中するために、アンテナ電極面からほぼ垂直方向の電
界強度が平坦部に比べて例えば20%程度も大きくな
り、電界の作用する距離が伸長される。従って、乗員P
がダッシュボ−ド部DBから離れた状態で着席していて
も、検出感度が高くなるし、ましてや、乗員Pとダッシ
ュボ−ド部DBとの離隔距離が小さい場合には一層に検
出感度が向上し、乗員Pとダッシュボ−ド部DBとの離
隔距離の適否を的確に判断できる。
乗員Pとダッシュボ−ド部DBとの離隔距離の適否判断
に基づいて、展開可能な状態ないし展開不可能な状態の
いずれか一方に設定される。例えば乗員Pとダッシュボ
−ド部DBとの離隔距離が許容されない距離にまで接近
していると判断されると、エアバッグ装置30のエアバ
ッグは展開不可能な状態に設定される。従って、仮に自
動車が衝突しても、エアバッグは展開されないために、
乗員Pがエアバッグによって二次的な損傷を受けること
を回避できる。
Bに、自動車の衝突などによってダッシュボ−ド部DB
に接近する乗員Pの一部分、例えば顔面(頭部)との対
向面積が極力大きくなるように配置されているために、
電流のレベル変化を精度よく検知できる。従って、乗員
Pとダッシュボ−ド部DBとの現実の離隔距離を的確に
判断することができる。
号の電圧振幅は振幅制御回路12によってほぼ一定にな
るように制御されるために、電流検出回路15にて検出
された電流に関連するデ−タと制御回路20に記憶され
ているしきい値デ−タとの単純比較によって信頼性,精
度の高い検知が可能となる。
第3の実施例を示すものであって、基本的には第1の実
施例とほぼ同じである。異なる点は、アンテナ電極4
(4a〜4d)をシ−ト1の着席部1aに左右対称に配
置したことである。尚、このアンテナ電極4のアンテナ
電極部4a〜4dにはほぼ半球状の複数の突起部7が一
体的に形成されている。
〜4dの複数の突起部7に電界が集中するために、同部
分のアンテナ電極面からほぼ垂直方向の電界強度が大き
くなり、乗員の検出感度が向上する。従って、乗員Pが
クッションなどの敷物を使って着席部1aから少々離れ
たような着席姿勢になっても乗員の着席状況を的確に判
断することができる。
適用されるアンテナ電極の第4の実施例を示すものであ
って、基本的には第2の実施例とほぼ同じである。異な
る点は、アンテナ電極部4aに複数の細長い突起部7を
一体的に形成したことと、突起部7の内部に、突起部7
の断面形状にほぼ合致した形状の芯材8を配置したこと
である。尚、突起部7の断面形状はほぼ三角状に形成さ
れているが、アンテナ電極面のほぼ垂直方向の電界強度
を大きくできれば、半円状,台形状などの三角状以外の
形状を採用することもできる。
材8が配置されているために、仮に第1,第3の実施例
に適用して乗員がアンテナ電極上に着席したり、或いは
もたれたりしても、突起部7の形態が崩れにくくなる。
従って、突起部7のアンテナ電極面からほぼ垂直方向に
おける電界強度をほぼ一定に維持することができ、乗員
の検知精度を向上できる。
適用されるアンテナ電極の第5の実施例を示すものであ
って、基本的には第4の実施例とほぼ同じである。異な
る点は、アンテナ電極部4aに襞状の複数の突起部7を
一体的に形成したことである。
ず、同図(c)に示すように、アンテナ電極部4aにほ
ぼ一定の間隔で波状部(7)を形成した後に、同図
(b)に示すように、波状部(7)の空間部が解消され
るように接触させ、接着剤などの固定手段によって固定
することによって形成される。尚、このアンテナ電極部
は絶縁部材よりなるベ−ス部材に配置することもでき
る。
に突起部の内部に芯材を配置する必要がないために、ア
ンテナ電極4の生産性を向上できるし、第4の実施例に
比べてコストを低減できる。
ステムの第6の実施例を示すものであって、基本的な構
成は第1の実施例とほぼ同じである。尚、アンテナ電極
(アンテナ電極部)には電界を集中させるための複数の
突起部が形成されている。異なる点は、制御ユニット1
0Bにおいて、アンテナ電極4に流れる電流に関連する
情報の検出方法を変更したことである。尚、この制御ユ
ニット10Bはダッシュボ−ド部DBの内部ないしその
近傍に配置されている。
スイッチング手段18a〜18fを有する切換回路18
と、複数のインタ−フェ−ス回路Aa〜Afと、CP
U,A/D変換部,外部メモリなどを含む制御回路20
と、電源回路22とから構成されている。切換回路18
におけるスイッチング手段18a〜18fの切換は制御
回路20からの信号に基づいて行われ、これによりイン
タ−フェ−ス回路Aa〜Afには選択的にゲ−ト信号が
供給される。インタ−フェ−ス回路Aa〜Afの高周波
出力の送信系にはそれぞれコネクタ(又は端子)19a
〜19fが接続されており、このコネクタ19a〜19
fにはアンテナ電極部4a〜4fがリ−ド線などを利用
して接続されている。又、インタ−フェ−ス回路Aa〜
Afの出力系は制御回路20に接続されている。尚、こ
の制御回路20にはエアバッグ装置30が接続されてい
る。さらに、電源回路22はバッテリ電源(12V)を
例えば5Vに降圧して単一のVcc電源を生成するよう
に構成されており、生成されたVcc電源は制御ユニッ
ト10Bを構成する回路要素のうち、Vcc電源を必要
とするすべての回路要素に供給されている。
のインタ−フェ−ス回路Aa〜Afは、図9に示すよう
に、同一に構成されている。これらのインタ−フェ−ス
回路(Aa)は、例えば電界発生手段11Aと、電界発
生手段11Aの高周波出力の送信系に接続されたインピ
−ダンス変換回路(バッファ回路)23と、インピ−ダ
ンス変換回路23の出カを直流に変換するAC−DC変
換回路24とから構成されている。
いて、電界発生手段11Aは、例えば電源回路22から
のVcc電源(一定の直流電圧)に対して例えば抵抗1
1aとスイッチング手段(例えば電界効果形トランジス
タ)11bとが直列的に接続されており、それのゲ−ト
には制御回路20から信号が付与され、ドレインから送
信系,コネクタ(19a)を介してアンテナ電極部(4
a)に方形波の高周波低電圧が出力されるように構成さ
れている。この高周波出力は制御回路20から出力され
るPWM(Pulse Wide Modulation )制御されたゲ−ト
信号によって決定され、例えばそれの周波数は120K
Hz程度の高周波低電圧を発生するように構成されてい
る。尚、ゲ−ト信号のデュ−ティ比(ONデュ−ティ)
は例えば10%程度に設定されているが、回路定数,周
波数などによっては適宜のデュ−ティ比に変更できる。
インピ−ダンス変換回路23は、例えば増幅率が1に設
定されたオペアンプ23aによって構成されている。従
って、インピ−ダンス変換回路23の出力側は低インピ
−ダンスとなり、入力側に影響を与えることなく、制御
回路のCPUが読み取るために必要な電流を取り出すこ
とができる。このインピ−ダンス変換回路23の出力側
にはAC−DC変換回路24が接続されており、例えば
抵抗24aとコンデンサ24bとからなる平滑回路によ
って構成されている。尚、このAC−DC変換回路24
の出力側は制御回路20に接続されている。
て図8〜図10を参照して説明する。まず、制御回路2
0からの信号に基づく切換回路18の切換動作によって
スイッチング手段18aのみが閉成され、その他のスイ
ッチング手段18b〜18fは開成される。このため
に、インタ−フェ−ス回路Aaにおける電界発生手段1
1Aのスイッチング手段11bには図10(a)に示す
ようなゲ−ト信号が付与される。ゲ−ト信号がハイ(H
igh)になると、その都度、スイッチング手段11b
はオンとなり、それのドレインが接地レベルとなり、送
信系には出力されない。尚、この際に、アンテナ電極部
4aの周辺に存在するキャパシタンス成分に充電された
電荷がスイッチング手段11bを介して放電される。一
方、ゲ−ト信号がロウ(Low)となると、スイッチン
グ手段11bはオフとなり、送信系には例えば図10
(b)に示すようなほぼ方形波の高周波低電圧(例えば
120KHz,+5V)が出力される。この高周波出力
は送信系,コネクタ19aを介してアンテナ電極部4a
に供給され、アンテナ電極部4aの周辺に微弱電界が発
生される。その結果、シ−ト1への乗員の着席の有無,
乗員の識別(大人か子供かの区別)などの着席状況に応
じて異なったレベルの電流が流れる。
席状態の場合には、アンテナ電極部4aの周辺に存在す
る浮遊容量に基づいてレベルの低い電流が流れる。この
際に、送信系の高周波低電圧の立ち上がりは、図10
(b)に示すように、浮遊容量のキャパシタンス成分と
電界発生手段11Aの抵抗11aとによるCR時定数に
基づいて若干鈍る。一方、シ−ト1に乗員が着席してい
る場合には、アンテナ電極部4aの周辺には空席状態時
の浮遊容量に比較して大きなキャパシタンス成分が存在
するようになり、レベルの高い電流が流れることにな
る。尚、乗員のキャパシタンス成分は大人の方が子供に
比較して大きくなり、アンテナ電極に流れる電流のレベ
ルも高くなる。この際に、送信系の高周波低電圧の立ち
上がりは、図10(c)に示すように、浮遊容量に比べ
て大きなキャパシタンス成分と電界発生手段11Aの抵
抗11aとによるCR時定数に基づいて指数関数的にな
り、大きく鈍る。尚、この立ち上がりの鈍り方は、大人
と子供との間でキャパシタンス成分が異なることから、
大人の場合には大きく、子供の場合には小さくなる。
系,アンテナ電極系におけるCR時定数に基づいて各種
のパタ−ンを呈する送信系の高周波低電圧(電圧波形)
は1倍の増幅率に設定されたオペアンプ23aよりなる
インピ−ダンス変換回路(バッファ回路)23において
インピ−ダンス変換される。即ち、入力側は高インピ−
ダンス、出力側(AC−DC変換回路24側)は低イン
ピ−ダンスとなり、制御回路20の読み込みに要する電
流を必要に応じて適宜に取り込むことが可能となる。イ
ンピ−ダンス変換回路23の出力(高周波低電圧)はA
C−DC変換回路24に入力される。この回路24で
は、交流のライン電圧は抵抗24aとコンデンサ24b
とを含む平滑回路によって平滑され、図10(d)に示
すように、直流に変換される。同図において、点線は空
席状態時の直流変換レベルを、実線は乗員の着席状態時
の直流変換レベルをそれぞれ示しており、両者の間には
判別可能な程度のレベル差を有している。尚、この直流
変換レベルは、上述のCR時定数において抵抗11aの
抵抗値を一定に設定すれば、アンテナ電極の周辺に存在
するキャパシタンス成分の大きさに依存し、例えば大人
のようにキャパシタンスが大きい場合には小さくなり、
逆に、子供のようにキャパシタンスが小さい場合には大
きくなり、シ−ト1が空席状態の場合には最も大きくな
る。このAC−DC変換回路24の直流出力は制御回路
20に取り込まれ、A/D変換され、メモリに格納され
る。そして、切換回路18のスイッチング手段18aが
スイッチング手段18b・・・スイッチング手段18f
に切り換えられる毎に、それぞれのアンテナ電極部4b
〜4fに関連する信号がそれぞれのインタ−フェ−ス回
路から出力され、制御回路20に次々と取り込まれる。
トへの乗員の着席の有無,乗員の識別(大人か子供かの
区分)などに関するしきい値(しきい値デ−タ)などが
メモリ(記憶手段)に格納されている。具体的には、乗
員の着席の有無に関するしきい値に関しては次のように
設定される。例えばシ−トに乗員が着席している場合に
は、アンテナ電極部4a〜4fに対向する面積などの違
いによってアンテナ電極部の周辺に存在するキャパシタ
ンス成分に差異が生ずるものの、シ−トが空席の場合に
アンテナ電極部の周辺に存在する浮遊容量に比較してか
なり大きくなる。この結果、アンテナ電極部4a〜4f
に流れる電流のレベルにも有意差が生じ、乗員が着席し
ている場合には空席の場合に比べてレベルの高い電流が
流れるようになるのみならず、CR時定数の差異に関連
して、送信系のライン電圧(高周波低電圧)の電圧波形
における立ち上がりの鈍りも大きくなり、AC−DC変
換回路24から出力される直流レベルも低くなる。従っ
て、乗員が着席している場合には、図10(d)におい
て実線で示すように、直流レベルが低くなり、空席の場
合には、同図において点線で示すように、直流レベルが
高くなる。このために、この実線と点線の間の直流レベ
ルが乗員の着席の有無に関するしきい値として設定され
る。尚、直流出力デ−タがこのしきい値より小さければ
乗員が着席していると判定され、大きければ着席してい
ないと判定される。
は次のように設定される。例えばシ−トに大人又は子供
の乗員が着席している場合には、アンテナ電極部に対向
する面積などの違いによってアンテナ電極部の周辺に存
在するキャパシタンス成分に差異が生ずる。この結果、
アンテナ電極部4a〜4fに流れる電流のレベルが異な
り、大人の乗員の場合には子供の乗員の場合に比べて電
流のレベルが高くなるのみならず、CR時定数の差異に
関連して、送信系のライン電圧の電圧波形における立ち
上がりの鈍りも大きくなり、AC−DC変換回路24か
ら出力される直流レベルも低くなる。従って、大人と子
供との中間的な直流出力レベルが識別に関するしきい値
として設定される。尚、直流出力デ−タがこのしきい値
より小さければ大人と判定され、大きければ子供と判定
される。
の着席状況などに関する信号デ−タは、予め制御回路2
0に記憶されている乗員の着席状況などに関するしきい
値デ−タと比較される。例えばインタ−フェ−ス回路A
a〜Afからの現実のデ−タが着席の有無に関するしき
い値と比較され、現実のデ−タがしきい値より小さけれ
ば、シ−トに乗員が着席していると判定されるし、大き
ければ着席していないと判定される。又、着席の識別に
関するしきい値との比較において、現実のデ−タがしき
い値より小さければ、大人の乗員が着席していると判定
されるし、大きければ子供の乗員が着席していると判定
される。この判定結果に基づいて、エアバッグ装置30
は制御回路20からの送信信号によって、エアバッグが
展開可能又は展開不可能のいずれか一方にセットされ
る。従って、仮に自動車が衝突した場合、乗員の識別結
果に応じてエアバッグ装置30が適切に制御されるため
に、エアバッグの不所望な展開を未然に防止できる。
に適用されるアンテナ電極部4a〜4fには複数の突起
部7が形成されているために、上述の各実施例と同様に
電界の集中による乗員の検知感度を高めるという効果が
得られる。
において、電界発生手段11Aから高周波低電圧が出力
される送信系にはインピ−ダンス変換回路23を介して
AC−DC変換回路24が接続されているために、電界
発生手段11Aから送信系を介してアンテナ電極部4a
〜4fに流れる電流との間に関連性を有するライン電圧
(電圧波形)を取り込んで直流に変換し、この変換デ−
タに基づいてシ−トへの乗員の着席状況などを適切に判
断することができる。
間にはインピ−ダンス変換回路23が接続されて入力側
が高インピ−ダンス化され、出力側が低インピ−ダンス
化されているために、AC−DC変換回路24の直流出
力が制御回路20に取り込まれる際に、制御回路20が
読み取りに必要とする電流を取り出しても、送信系にお
ける送信信号に何ら影響を与えることはない。従って、
精度の高い乗員検知が可能となる。
シタンス成分はシ−トに大人の乗員が着席しているか、
或いは子供の乗員が着席しているかによって異なること
から、このキャパシタンス成分と電界発生手段11Aを
含む送信系に接続された抵抗11aとによるCR時定数
を適切に設定することによって、送信ラインにおける高
周波低電圧の立ち上がりにそれぞれの状況に対応する鈍
りを発生させることができる。従って、立ち上がりの鈍
りによる波形の違いを、AC−DC変換回路によって交
流から直流に変換することにより、識別可能な信号デ−
タが得られ、この信号デ−タに基づいて乗員の着席状況
などを的確に判断することがてきる。
極4a〜4fに印加される高周波低電圧は電界発生手段
11Aから出力されるのであるが、その出力は単に電源
回路22からの単一電圧のVcc電源を所望の周波数
(例えば120KHz)のゲ−ト信号によってスイッチ
ング手段11bをスイッチング動作させることによって
得られるために、例えば直流を高周波交流に変換してか
ら方形波に波形整形する構成の発振回路に比べて、電界
発生手段11Aは勿論のこと、制御ユニットの回路構成
が簡略化でき、システムのコストを有効に低減できる。
されることなく、例えばアンテナ電極の配置場所はシ−
トやダッシュボ−ド部の他に、ドアやドアに近いシ−ト
部分に配置したり、シ−ト及びダッシュボ−ド部の両方
に配置したりすることもできる。又、複数のアンテナ電
極部を配置する場合、それの配置数は適宜に増減できる
し、その形態も帯状の他、渦巻き状を含むル−プ状,蛇
行状,櫛歯状,放射状など適宜の形状に形成できる。
又、アンテナ電極は長尺状のベ−ス部材にアンテナ電極
部を順に形成して構成する他、予め所望のサイズに裁断
されたベ−ス部材に個別にアンテナ電極部を形成するこ
ともできる。又、アンテナ電極(アンテナ電極部)にお
ける突起部は例えばベ−ス部材に突起部を形成し、この
上に導電部材を配置ないし被着することによってアンテ
ナ電極の突起部を形成することもできる。さらには、制
御回路の判断結果に基づいて、エアバッグ装置に代えて
シ−トベルトの装着状態,警告灯などを制御することも
できる。
ナ電極には複数の突起部が形成されているために、アン
テナ電極の周辺に電界を発生させた場合、突起部に電界
が集中することによって、同部分のアンテナ電極面から
ほぼ垂直方向の電界強度が大きくなり、電界の作用する
距離が伸長される。従って、乗員のシ−トへの着席姿勢
に少々の変化が生じても、乗員の着席状況を的確に検知
できる。
配置する場合には、アンテナ電極に突起部を形成するこ
とによって電界の作用する距離が伸長される結果、乗員
とダッシュボ−ド部との離隔距離を精度よく検出でき
る。従って、乗員が必要以上にダッシュボ−ド部に接近
している場合にはエアバッグ装置の展開が未然に停止さ
れるなどの適切な制御が可能になる。
の第1の実施例を示す図であって、同図(a)は側面
図、同図(b)は同図(a)の正面図。
て、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)の断
面図。
例を示す図であって、同図(a)はシステムの概略側面
図、同図(b)はアンテナ電極の平面図、同図(c)は
同図(b)のX−X断面図。
の第3の実施例を示す図であって、同図(a)は側面
図、同図(b)は同図(a)の平面図。
極の第4の実施例を示す図であって、同図(a)は平面
図、同図(b)は同図(a)の要部断面図。
極の第5の実施例を示す図であって、同図(a)は平面
図、同図(b)は同図(a)の要部断面図、同図(c)
は突起部の形成直前の状態を示す要部拡大図。
例を示す回路ブロック図。
図。
めの図であって、同図(a)は制御回路から出力される
ゲ−ト信号を示す図、同図(b)は空席時における送信
系の信号波形を示す図、同図(c)は着席時における送
信系の信号波形を示す図、同図(d)はAC−DC変換
回路の直流出力を示す図。
作を説明するための図であって、同図(a)はアンテナ
電極の周辺の電界分布を示す図、同図(b)はアンテナ
電極の近傍に物体が存在した時の電界分布を示す図。
配置状態を示す図であって、同図(a)は側面図、同図
(b)は同図(a)の正面図。
あって、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)
の断面図。
ロック図。
バッグ装置の回路ブロック図。
Claims (6)
- 【請求項1】 シ−ト及び/又はその周辺にアンテナ電
極を配置し、このアンテナ電極の周辺に電界を発生さ
せ、この電界に基づいてアンテナ電極に流れる電流に関
連する情報デ−タを検出し、この情報に基づいてシ−ト
への乗員の着席状況などを判断するように構成した乗員
検知システムであって、前記アンテナ電極に複数の突起
部を、同部分のアンテナ電極面からほぼ垂直方向の電界
強度が大きくなるように形成したことを特徴とする乗員
検知システム。 - 【請求項2】 シ−ト及び/又はその周辺にアンテナ電
極を配置し、このアンテナ電極の周辺に電界を発生さ
せ、この電界に基づいてアンテナ電極に流れる電流に関
連する情報デ−タを検出し、この情報に基づいてシ−ト
への乗員の着席状況などを判断し、この判断結果に基づ
いてエアバッグ装置のエアバッグを所定の動作モ−ドに
設定するように構成した乗員検知システムであって、前
記アンテナ電極に複数の突起部を、同部分のアンテナ電
極面からほぼ垂直方向の電界強度が大きくなるように形
成したことを特徴とする乗員検知システム。 - 【請求項3】 シ−ト及び/又はその周辺に配置された
アンテナ電極の周辺に電界を発生させ、この電界に基づ
いてアンテナ電極に流れる電流に関連する情報を検出
し、この情報に基づいてシ−トへの乗員の着席状況など
を判断するように構成された乗員検知システムに適用さ
れるアンテナ電極であって、前記アンテナ電極に複数の
突起部を、同部分のアンテナ電極面からほぼ垂直方向の
電界強度が大きくなるように形成したことを特徴とする
アンテナ電極。 - 【請求項4】 シ−ト及び/又はその周辺に配置された
アンテナ電極の周辺に電界を発生させ、この電界に基づ
いてアンテナ電極に流れる電流に関連する情報を検出
し、この情報に基づいてシ−トへの乗員の着席状況など
を判断するように構成された乗員検知システムに適用さ
れるアンテナ電極であって、前記アンテナ電極は、少な
くとも、絶縁部材よりなるベ−ス部材と、ベ−ス部材の
所望部分に直接的に被着された導電部材よりなるアンテ
ナ電極部とを有し、アンテナ電極部に複数の突起部を、
同部分のアンテナ電極面からほぼ垂直方向の電界強度が
大きくなるように形成して構成したことを特徴とするア
ンテナ電極。 - 【請求項5】 前記アンテナ電極の複数の突起部を、個
々に独立するほぼ半球状に形成したことを特徴とする請
求項3又は4に記載のアンテナ電極。 - 【請求項6】 前記アンテナ電極の複数の突起部を、ラ
イン状に形成したことを特徴とする請求項3又は4に記
載のアンテナ電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23457198A JP3439999B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 乗員検知システム及びアンテナ電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23457198A JP3439999B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 乗員検知システム及びアンテナ電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000062515A JP2000062515A (ja) | 2000-02-29 |
JP3439999B2 true JP3439999B2 (ja) | 2003-08-25 |
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ID=16973110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23457198A Expired - Fee Related JP3439999B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | 乗員検知システム及びアンテナ電極 |
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JP (1) | JP3439999B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP4752954B2 (ja) | 2009-06-12 | 2011-08-17 | 株式会社デンソー | 静電容量式乗員センサ |
EP3558747A4 (en) * | 2016-12-23 | 2020-07-15 | Joyson Safety Systems Acquisition LLC | SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING THE MOVEMENT OF A PASSENGER IN A VEHICLE |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP23457198A patent/JP3439999B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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