JP4613784B2

JP4613784B2 - 乗員検知装置

Info

Publication number: JP4613784B2
Application number: JP2005295066A
Authority: JP
Inventors: 敏朗前田; 岡田　　隆
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: JP2007101489A

Description

本発明は、センサ電極及びシールド電極を有する乗員検知装置に関するものである。

従来、例えば自動車などの車両のシートの乗員を保護するためにエアバッグが備えられている場合において、その対象シートの各種状態（例えば、乗員の有無等）を判定するために、シートには乗員検知装置が設けられている。

例えば、特許文献１では、シートの状態に応じて変化する静電容量を生じさせるセンサ電極（１１）と、センサ電極と同電位のシールド電極（１３）とを有するものが提案されている。この乗員検知装置では、センサ電極と同電位のシールド電極を設けることで、センサ電極に対する外乱の影響が抑制されている。
特開平５−１８８１５４号公報（第２−３頁、第５図）

ところで、特許文献１では、センサ電極とシールド電極とが別体で配設されており、これらセンサ電極及びシールド電極間にスラブウレタン（１５）が介在されている。従って、シートを所要温度に加熱するためのヒータ装置を備える構成において、例えばシールド電極の下側にヒータ装置の電熱線が設置される場合には、スラブウレタンを含めたセンサ電極及びシールド電極の厚さ分だけ、電熱線がシートの表面から離隔されることになり、シートの加熱性能を低下させてしまう。また、スラブウレタンの変形により、センサ電極及びシールド電極が平面視において互いにずれる可能性がある。

本発明の目的は、センサ電極及びシールド電極間のずれを抑制することができ、且つ、シートの加熱性能の低下を抑制することができる乗員検知装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、シートに設けられたアンテナを有する乗員検知装置において、前記アンテナは、前記シートの状態に応じて変化する静電容量を生じさせるセンサ電極と、前記センサ電極と同電位とされるシールド電極と、絶縁性フィルムからなるベース部材とを備え、前記センサ電極及び前記シールド電極は、前記ベース部材の一側面及び他側面にそれぞれ形成され、前記アンテナは、前記シートに設けられたヒータ装置の電熱線の位置に合わせて複数の領域に分割されており、前記分割された複数の領域を弾性を持たせて一体に連結する弾性部を有することを要旨とする。

同構成によれば、前記センサ電極及び前記シールド電極は、前記ベース部材を挟んで一体に形成されているため、例えばシートに荷重が加わっても、これらセンサ電極及びシールド電極間のずれが抑制される。また、シートを所要温度に加熱するためのヒータ装置を備える構成において、例えばシールド電極の下側にヒータ装置の電熱線が設置される場合には、シールド電極がセンサ電極に近接する分、当該電熱線はシートの表面により近付けて配置可能であり、シートの加熱性能の低下が抑制される。
また、前記アンテナは、前記電熱線の位置に合わせて分割された複数の領域により効率的に配置され、且つ、各領域間の位置ずれは前記弾性部により吸収される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乗員検知装置において、前記センサ電極の表面積は、前記シールド電極の表面積よりも小さく設定されていることを要旨とする。
同構成によれば、例えば製造ばらつき等により、前記センサ電極及び前記シールド電極間にずれが生じたとしても、このずれはこれらセンサ電極及びシールド電極間の表面積の偏差分で吸収され、前記センサ電極に対する外乱の影響がより確実に抑えられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の乗員検知装置において、前記センサ電極及び前記シールド電極は、前記ベース部材の一側面及び他側面にそれぞれ印刷成形されており、前記センサ電極及び前記シールド電極を絶縁コーティング材にて被覆したことを要旨とする。

同構成によれば、前記センサ電極及び前記シールド電極を、例えば絶縁性フィルムで被覆する場合に比べて、前記アンテナの剛性の増加が抑制される。これにより、前記アンテナの設けられたシートの座り心地の悪化が抑制される。

請求項１乃至３に記載の発明では、センサ電極及びシールド電極間のずれを抑制することができ、且つ、シートの加熱性能の低下を抑制することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の乗員検知装置を示す模式図である。同図に示されるように、車両には、人１の着座可能なシート２が搭載されている。このシート２の着座部を形成するシートクッション３には、平板状のアンテナ１１が着座部に沿って拡がる態様で埋設されている。なお、シート２の表面側に配置されたアンテナ１１のセンサ電極１２とシートクッション３上の導電体（乗員としての人１など）との間でコンデンサＣ１が、当該導電体と車体及びシート骨格により構成されたアース電極ＧＮＤとの間でコンデンサＣ２がそれぞれ形成される。従って、各コンデンサＣ１，Ｃ２の形成する静電容量は、人１の有無に応じて変化を生じる。また、センサ電極１２の下側には、センサ電極１２と同電位とされるアンテナ１１のシールド電極１３が配置されている。

さらに、上記シートクッション３には、電熱線からなるクッションヒータ１４が着座部全体に行き渡るように蛇行する態様で埋設されている。このクッションヒータ１４は、シートクッション３を所要温度に加熱するためのもので、図示しないコントロールリレーとともにヒータ装置を構成する。クッションヒータ１４の一端及び他端は、コントロールリレーを介して電源のプラス電極及びアース電極ＧＮＤに電気的に接続可能となっている。なお、上記シールド電極１３は、クッションヒータ１４よりもシートクッション３の表面側、即ち人１側に配置されている。

なお、図１に示したように、上記クッションヒータ１４は、寄生容量Ｃｐにてシートクッション３上の導電体と容量結合する。従って、前記コンデンサＣ１，Ｃ２及び寄生容量Ｃｐを合成した静電容量は、人１の有無に応じて変化を生じる。つまり、前記センサ電極１２は、アース電極ＧＮＤとの間でシート２の状態、即ち人１の有無に応じて変化する静電容量を生じさせるものである。

図２は、前記アンテナ１１を有する乗員検知装置５の電気的構成を示すブロック図である。以下、図１及び図２を併せ参照して説明する。
図２に示したように、前記アンテナ１１には、乗員検知装置５の制御部を構成する乗員検知ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）２０が電気的に接続されている。すなわち、図１に示したように、この乗員検知ＥＣＵ２０のパルス発生器２１は、抵抗２２を介してアンテナ１１のセンサ電極１２と電気的に接続されている。なお、抵抗２２は、前記センサ電極１２及びアース電極ＧＮＤ間に形成されるコンデンサＣ１，Ｃ２及び寄生容量Ｃｐの合成容量とで遅延回路を構成しており、パルス発生器２１からパルス信号が出力されると、抵抗２２及びセンサ電極１２の接続点Ｔ１からは、上記合成容量及び抵抗２２の抵抗によって決まるＣＲ時定数に応じて立ち上がり・立ち下がりの遅れた信号が出力される。

また、上記接続点Ｔ１は、前記乗員検知ＥＣＵ２０のバッファ回路１５を介して前記シールド電極１３に電気的に接続されている。このバッファ回路１５は、オペアンプを有してボルテージフォロアを構成しており、前記センサ電極１２及びシールド電極１３を同電位とする。前記センサ電極１２及びクッションヒータ１４の間に介在されるシールド電極１３は、前記クッションヒータ１４とセンサ電極１２との容量結合を抑え、センサ電極１２が生じる静電容量の変化、即ちコンデンサＣ１，Ｃ２及び寄生容量Ｃｐの合成容量の変化をより顕在化させるためのものである。

上記接続点Ｔ１は、乗員検知ＥＣＵ２０のＣＲ時定数検知回路２３に接続されており、ＣＲ時定数検知回路２３は、このＣＲ時定数に応じた検知信号を乗員検知ＥＣＵ２０の判定器２４に出力する。判定器２４では、ＣＲ時定数検知回路２３からの検知信号に基づいて、当該ＣＲ時定数（コンデンサＣ１，Ｃ２及び寄生容量Ｃｐの合成容量）が人１の存在に相当するか否かが判定される。

図２に示したように、乗員検知ＥＣＵ２０は、エアバッグ装置７のエアバッグＥＣＵ３０に接続されており、判定器２４における判定結果に応じた判定信号を出力する。エアバッグＥＣＵ３０は、上記判定信号に基づいてエアバッグ３１を駆動制御する。例えば、エアバッグＥＣＵ３０は、上記判定信号が人１の存在に相当する場合には、所定の条件の下、エアバッグ３１の作動を許可する。一方、エアバッグＥＣＵ３０は、上記判定信号が人１の無存在（子供用拘束装置の装着状態など）に相当する場合には、エアバッグ３１の作動を禁止する。

図３は、前記アンテナ１１の構造を示す平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図５は、前記アンテナ１１の外形に合わせて、その下側に配置される前記クッションヒータ１４の構造を示す平面図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図３に示されるように、上記アンテナ１１は、シート幅方向及び前後方向でそれぞれ２分された４つの領域１１ａ〜１１ｄに分割されている。そして、シート前後方向で隣り合う領域１１ａ，１１ｂ及び領域１１ｃ，１１ｄは、それぞれの間においてシート幅方向外側に配置された、弾性部としての湾状の第１弾性部４１により弾性を持たせて一体に連結されている。

また、シート幅方向で隣り合う領域１１ａ，１１ｄ及び領域１１ｂ，１１ｃは、それぞれの間においてシート前後方向両側に配置された、弾性部としての第２弾性部４２，４３により弾性を持たせて一体に連結されている。各第２弾性部４２，４３は、互いに相反するシート前後方向に突出する湾状の撓み部４２ａ，４３ａと、互いに対向するシート前後方向に突出する湾状の撓み部４２ｂ，４３ｂとで対をなす形状を呈している。

これら第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３は、例えば前記シートクッション３の弾性変形に伴う各領域１１ａ〜１１ｄ間の位置ずれを吸収するためのものである。
図４に示されるように、アンテナ１１の厚さ方向中央部は、絶縁性フィルムとしてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムからなるベース部材５１にて構成されている。このベース部材５１は、アンテナ１１の平面視における外形を形成するものである。そして、ベース部材５１の一側面５１ａには、銀ペーストにて成形部５２が印刷されており、更に成形部５２を被覆するように酸化防止用のカーボンにて被覆部５３が印刷されている。なお、ベース部材５１の一側面５１ａは、シートクッション３の表面側、即ち人１側の面に相当する。これら成形部５２及び被覆部５３は、前記センサ電極１２を構成するもので、前記各領域１１ａ〜１１ｄに平面状に拡がるとともに、前記第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３の一方の撓み部４２ａ，４３ａに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっている。

また、ベース部材５１の他側面５１ｂには、銀ペーストにて成形部５４が印刷されており、更に成形部５４を被覆するように酸化防止用のカーボンにて被覆部５５が印刷されている。なお、ベース部材５１の他側面５１ｂは、シートクッション３の表面側とは反対側の面に相当する。これら成形部５４及び被覆部５５は、前記シールド電極１３を構成するもので、前記各領域１１ａ〜１１ｄに平面状に拡がるとともに、前記第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３の一方の撓み部４２ａ，４３ａに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっている。つまり、上記センサ電極１２及びシールド電極１３は、平面視において概ね同等の外形を有している。ただし、平面視において、シールド電極１３の占有範囲がセンサ電極１２の占有範囲を包含し得るように、センサ電極１２の表面積はシールド電極１３の表面積よりも小さく設定されている。

そして、ベース部材５１に印刷成形されたセンサ電極１２及びシールド電極１３は、例えばポリエステルからなる絶縁コーティング材５６にて全体が被覆されている。
なお、上記センサ電極１２は、図３に示したセンサ側電線５７を介して前記乗員検知ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、シールド電極１３は、一対のシールド側電線５８，５９を介して前記乗員検知ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。これらセンサ側電線５７及びシールド側電線５８，５９は、前記領域１１ａのシート幅方向外側から延出する延出部１１ｅにおいて前記アンテナ１１のセンサ電極１２及びシールド電極１３にそれぞれ電気的に接続されており、アンテナ１１及び乗員検知ＥＣＵ２０間でより合わされて、これら電線５７〜５９に対する環境ノイズの影響の抑制が図られている。なお、一対のシールド側電線５８，５９は、前記シールド電極１３の給電を冗長構成とするものである。

図５に示されるように、前記アンテナ１１の下側において、前記クッションヒータ１４の配線は、前記延出部１１ｅに沿って領域１１ａ側に導入され、領域１１ａ内をシート幅方向に蛇行した後に前記第１弾性部４１の近傍でシート前後方向に沿って領域１１ｂ側に導入される。そして、領域１１ｂ側に導入されたクッションヒータ１４の配線は、領域１１ｂ内をシート幅方向に蛇行した後に前記撓み部４３ａの近傍でシート幅方向に沿って領域１１ｃ側に導入される。また、領域１１ｃ側に導入されたクッションヒータ１４の配線は、領域１１ｃ内をシート幅方向に蛇行した後に前記第１弾性部４１の近傍でシート前後方向に沿って領域１１ｄ側に導入される。さらに、領域１１ｄ側に導入されたクッションヒータ１４の配線は、領域１１ｄ内をシート幅方向に蛇行した後に前記撓み部４２ａの近傍でシート幅方向に沿って領域１１ａ側に導入され、そのまま前記延出部１１ｅに沿って領域１１ａから導出される。つまり、上記クッションヒータ１４は、前記アンテナ１１の下側において、各領域１１ａ〜１１ｄ間で橋渡しされる態様で、各領域１１ａ〜１１ｄに順次行き渡るように配線されている。このようにクッションヒータ１４が配線されているのは、シートクッション３の意匠上の制約を回避しつつ、全体に行き渡るようするためである。換言すれば、前記アンテナ１１は、このように配線されたクッションヒータ１４の位置に合わせてその上側を覆うべく、４つの領域１１ａ〜１１ｄに分割された形状を有している。そして、アンテナ１１のシールド電極１３により、センサ電極１２とクッションヒータ１４との容量結合が好適に抑制されている。

図６に示されるように、前記アンテナ１１と、その下側に配置されたクッションヒータ１４との間には、ウレタン材や不織布からなる薄板状の基材６０が介在されている。そして、各領域１１ａ〜１１ｄにおいてシート幅方向（図６において紙面に直交する方向）に伸びるクッションヒータ１４の各配線部１４ａは、縫い糸６１により上記基材６０に縫い付けられている。つまり、上述の態様で配線されたクッションヒータ１４の姿勢は、基材６０に縫い付けられることで維持されている。そして、アンテナ１１は、その下面とクッションヒータ１４の縫い付けられた基材６０の上面とが接着剤にて接着されることでクッションヒータ１４と一体化されている（図６では、便宜的にアンテナ１１及び基材６０の間隔を空けて図示）。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記センサ電極１２及び前記シールド電極１３は、前記ベース部材５１を挟んで一体に形成されているため、初期的に位置関係寸法が確定しており、例えばシート２に荷重が加わっても、これらセンサ電極１２及びシールド電極１３間のずれを抑制することができる。そして、シールド電極１３により、前記センサ電極１２に対する外乱の影響、即ちセンサ電極１２とクッションヒータ１４との容量結合をより確実に抑えることができ、センサ電極１２が生じる静電容量の変化がより顕在化されて、静電容量に基づく乗員検知装置５によるシート２の状態の検知精度、即ち人１の有無の検知精度を向上することができる。

また、薄型となるアンテナ１１において、シールド電極１３がセンサ電極１２に近接する分、シールド電極１３の下側に設置されるクッションヒータ１４はシート２の表面により近付けて配置可能であり、シート２の加熱性能の低下を抑制することができる。

（２）本実施形態では、前記センサ電極１２の表面積を、前記シールド電極１３の表面積よりも小さく設定したことで、例えば印刷ずれなどの製造ばらつき等により、前記センサ電極１２及び前記シールド電極１３間にずれが生じたとしても、このずれはこれらセンサ電極１２及びシールド電極１３間の表面積の偏差分で吸収することができ、即ちセンサ電極１２の印刷範囲がシールド電極１３の印刷範囲からはみ出ることを防止することができ、前記センサ電極１２に対する外乱の影響をより確実に抑えることができる。

（３）本実施形態では、前記センサ電極１２及び前記シールド電極１３を絶縁コーティング材５６にて被覆したことで、例えば絶縁性フィルムでこれらを被覆する場合に比べて、前記アンテナ１１の剛性の増加を抑制することができる。これにより、前記アンテナ１１の設けられたシート２の座り心地の悪化を抑制することができる。

また、前記センサ電極１２及び前記シールド電極１３を、例えば絶縁性フィルムで被覆する場合に比べて、製造工数を低減することができ、ひいてはコストを削減することができる。

（４）本実施形態では、シート２に設けられたクッションヒータ１４の位置に合わせて分割された複数の領域１１ａ〜１１ｄにより、前記アンテナ１１を効率的に配置することができ、且つ、各領域１１ａ〜１１ｄ間の位置ずれを第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３により吸収することができる。

（５）本実施形態では、前記センサ側電線５７及び前記シールド側電線５８，５９はより合わされていることで、高価なシールド電線を採用しなくても、これら電線５７〜５９に対する環境ノイズの影響を抑制することができ、ひいては乗員検知装置によるシートの状態の検知精度を向上することができる。

（６）本実施形態では、ベース部材５１をＰＥＴフィルムで形成したことで、例えばＰＩ（ポリイミド）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）からなる高価な絶縁性フィルムで形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。また、ＰＥＴは、ヤング率が低く変形しやすいことから、アンテナ１１の設置に伴うシート２の座り心地の悪化を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、アンテナ１１の領域の分割数は、４つに限定されるものではない。シートクッション３の意匠上の制約に応じたクッションヒータ１４の位置に合わせてアンテナ１１を適宜の数・位置で分割すればよい。また、シート２への設置に制約を受けないのであれば、アンテナ１１を複数の領域に分割しなくてもよい。

・前記実施形態において、十分な強度を確保し得るのであれば、各隣り合う領域間でのセンサ電極１２及びシールド電極１３の接続に関与しない第２弾性部４２，４３の他方の撓み部４２ｂ，４３ｂを割愛してもよい。

・前記実施形態において、成形部５２及び被覆部５３、即ちセンサ電極１２は、前記第１弾性部４１、第２弾性部４２，４３の一方の撓み部４２ａ，４３ａ及び他方の撓み部４２ｂ，４３ｂに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっていてもよい。あるいは、センサ電極１２は、前記第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３の他方の撓み部４２ｂ，４３ｂに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっていてもよい。

同様に、成形部５４及び被覆部５５、即ちシールド電極１３は、前記第１弾性部４１、第２弾性部４２，４３の一方の撓み部４２ａ，４３ａ及び他方の撓み部４２ｂ，４３ｂに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっていてもよい。あるいは、シールド電極１３は、前記第１弾性部４１及び第２弾性部４２，４３の他方の撓み部４２ｂ，４３ｂに沿って伸びて各隣り合う領域間で繋がっていてもよい。これらのいずれの場合であっても、センサ電極１２の印刷範囲がシールド電極１３の印刷範囲からはみ出ることがないように、これらセンサ電極１２及びシールド電極１３が平面視において概ね同等の外形を有するように設定することが好ましい。

・前記実施形態において、ベース部材５１は、ＰＩフィルムやＰＥＮフィルムなどの絶縁性フィルムからなっていてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

・前記センサ電極に接続されたセンサ側電線及び前記シールド電極に接続されたシールド側電線は、より合わされていることを特徴とする。同構成によれば、前記センサ側電線及び前記シールド側電線はより合わされていることで、高価なシールド電線を採用しなくても、これら両電線に対する環境ノイズの影響を抑制することができ、ひいては乗員検知装置によるシートの状態の検知精度を向上することができる。

本発明の一実施形態を示す模式図。同実施形態の電気的構成を示すブロック図。アンテナを示す平面図。図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。クッションヒータの配線を示す平面図。図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

符号の説明

２…シート、３…シートクッション、５…乗員検知装置、１１…アンテナ、１１ａ〜１１ｄ…領域、１２…センサ電極、１３…シールド電極、１４…電熱線としてのクッションヒータ、１５…バッファ回路、４１…弾性部としての第１弾性部、４２，４３…弾性部としての第２弾性部、５１…ベース部材、５１ａ…一側面、５１ｂ…他側面、５２…センサ電極を構成する成形部、５３…センサ電極を構成する被覆部、５４…シールド電極を構成する成形部、５５…シールド電極を構成する被覆部、５６…絶縁コーティング材、５７…センサ側電線、５８，５９…シールド側電線。

Claims

シートに設けられたアンテナを有する乗員検知装置において、
前記アンテナは、
前記シートの状態に応じて変化する静電容量を生じさせるセンサ電極と、
前記センサ電極と同電位とされるシールド電極と、
絶縁性フィルムからなるベース部材とを備え、
前記センサ電極及び前記シールド電極は、前記ベース部材の一側面及び他側面にそれぞれ形成され、
前記アンテナは、
前記シートに設けられたヒータ装置の電熱線の位置に合わせて複数の領域に分割されており、
前記分割された複数の領域を弾性を持たせて一体に連結する弾性部を有することを特徴とする乗員検知装置。
請求項１に記載の乗員検知装置において、
前記センサ電極の表面積は、前記シールド電極の表面積よりも小さく設定されていることを特徴とする乗員検知装置。
請求項１又は２に記載の乗員検知装置において、
前記センサ電極及び前記シールド電極は、前記ベース部材の一側面及び他側面にそれぞれ印刷成形されており、
前記センサ電極及び前記シールド電極を絶縁コーティング材にて被覆したことを特徴とする乗員検知装置。