JP6806723B2 - シートベルトバックル装置及びシートベルトバックル装置を備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトバックル装置及びシートベルトバックル装置を備える車両に関し、より詳細には、乗員の着座、及びタング装着を検知可能なシートベルトバックル装置及び該シートベルトバックル装置を備える車両に関する。

自動車等のシートに配設されるシートベルト装置は、車両衝突時等の緊急時に、シートベルトで乗員を拘束して乗員を保護する。近年のシートベルト装置には、乗員が着座した状態でシートベルトを装着していない場合、シートベルトの装着を促す警報を発するシートベルトリマインダ装置が付設されたものがある。シートベルトリマインダ装置は、例えば、荷重センサによる乗員検知センサ、ホールスイッチ、又は、スライドスイッチによるタング装着センサの２種類のセンサの信号をＥＣＵで処理することで乗員検知及びタング装着検知を実現している。

特許文献１には、タングがバックルに係止されたことを検知するバックルスイッチと、乗員着座を検知する反射型近赤外線センサと、をバックル内に一体に設けてユニット化したバックル装置が記載されている。また、特許文献２には、ウェビングの端部近傍を保持するベルトリーチャに、電極を有する距離センサを設け、電極と乗員との間の静電容量を検出することによって、乗員との距離を検出するシートベルト装置が記載されている。

特開２００８−４４５７０号公報 特開２０１５−１９６４９３号公報

ところで、特許文献１によれば、乗員検知センサ、及びタング装着センサが、バックル内にユニット化されているものの、シートベルトリマインダ装置を実現する論理回路はバックル装置外の異なる位置に搭載されており、シートベルトリマインダ装置を構成する部品点数が多くなると共に、配線が複雑になって製作コストが嵩む問題がある。また、反射型近赤外線センサを搭載するため、バックルの筐体に窓を設ける必要がある。さらに、反射型近赤外線センサは、車室内に強い太陽光が入ると、安定した動作を得ることが困難である場合がある。
また、特許文献２によれば、距離センサはベルトリーチャに設けられているため、乗員検知とタング装着検知とで別々の制御回路を構成する必要がある。

また、自動車社会において運転者の体調急変等、特に心停止による事故が問題になっている。この問題に対処するため、近年、乗員の生体情報（呼吸、心拍、身体の動きなど）を取得することが検討されている。しかしながら、特許文献１及び２によれば、生体情報の取得については記載されていない。乗員の生体情報取得は、従来からある心電計、筋電計を用いることで可能ではあるが、乗員にこれらの装置を接続しなければならない問題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を削減すると共に簡単かつ安価な構成により、乗員検知、及びタング装着検知を取得可能なシートベルトバックル装置及び該シートベルトバックル装置を備える車両を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） シートベルトに取付けられたタングが着脱自在なバックルと、
前記バックル内に配設された静電容量検出電極と、
を備え、
前記静電容量検出電極と車両接地との間の静電容量を検出することで、乗員着座、及び前記バックルへの前記タング装着を検知することを特徴とするシートベルトバックル装置。
（２） 座席に着座した前記乗員を介して、前記静電容量検出電極と前記車両接地との間で検出された前記静電容量が第１閾値を超えたとき前記乗員が着座したと判断し、
前記バックルに挿入された前記タングを介して、前記静電容量検出電極と前記車両接地との間で検出された前記静電容量が、前記第１閾値より大きい第２閾値を超えたとき前記タングが前記バックルに装着されたと判断する判断部と、
を備えることを特徴とする（１）に記載のシートベルトバックル装置。
（３） 前記バックルは、乗員側に位置する第１カバーケースと、該第１カバーケースと反対側に位置する第２カバーケースと、を有し、
前記静電容量検出電極は、前記第１カバーケース内に設けられ、前記第２カバーケースには電磁的シールドが施されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のシートベルトバックル装置。
（４） 前記静電容量検出電極は、前記第１カバーケースの内表面上に設けられることを特徴とする（３）に記載のシートベルトバックル装置。
（５） 前記電磁的シールドは、導電性材料を含む被膜によって形成されることを特徴とする（３）又は（４）に記載のシートベルトバックル装置。
（６） 前記電磁的シールドは、前記第２カバーケースが電磁シールド材料を含む樹脂で成形されてなることを特徴とする（３）〜（５）のいずれかに記載のシートベルトバックル装置。
（７） 前記静電容量検出電極は、
座席に着座した前記乗員を介して、前記車両接地との間での前記静電容量を検出する第１電極と、
前記バックルに挿入された前記タングに連動する部材を介して、前記車両接地との間での前記静電容量を検出する第２電極と、
を備えることを特徴とする（１）に記載のシートベルトバックル装置。
（８） 前記第１電極は、前記バックル内に配設された基板の前記乗員側の側面に形成され、
前記第２電極は、前記基板の前記乗員側と反対側の側面に形成されることを特徴とする（７）に記載のシートベルトバックル装置。
（９） 前記第１電極は、前記基板の周囲を囲むように形成され、中央部分には無電極領域が設けられることを特徴とする（８）に記載のシートベルトバックル装置。
（１０） イジェクタに結合された第１可動電極を有し、当該第１可動電極と前記第２電極とは絶縁されていることを特徴とする（７）に記載のシートベルトバックル装置。
（１１） 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、ウェビング張力を検出する第３電極がさらに設けられることを特徴とする（８）に記載のシートベルトバックル装置。
（１２） 前記第３電極は、前記タングの移動方向に沿って幅が狭くなるようにテーパ状に形成される電極部分を含むことを特徴とする（１１）に記載のシートベルトバックル装置。
（１３） 前記第２電極と前記第３電極は、前記基板の前記乗員側と反対側の側面に連続的に設けられることを特徴とする（１１）又は（１２）に記載のシートベルトバックル装置。
（１４） 前記バックルを揺動自在に支持するバックルステイの支点近傍に結合された第２可動電極を有し、前記第２可動電極と前記第３電極とは絶縁されていることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかに記載のシートベルトバックル装置。
（１５） 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、前記タングの移動方向に対して、前記第２電極と前記第３電極とを挟むように、前記車両接地に接続された接地電極が設けられることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかに記載のシートベルトバックル装置。
（１６） イジェクタに結合された第１可動電極を有し、当該第１可動電極と前記第２電極とは絶縁されており、
前記バックルを揺動自在に支持するバックルステイの支点近傍に結合された第２可動電極を有し、前記第２可動電極と前記第３電極とは絶縁されており、
前記第１可動電極と前記第２可動電極は、前記接地電極と絶縁されていることを特徴とする（１５）に記載のシートベルトバックル装置。
（１７） 前記基板は、プリント基板によって形成され、前記プリント基板上には、さらに制御回路が形成されることを特徴とする（８）に記載のシートベルトバックル装置。
（１８） 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、ウェビング張力を検出する第３電極がさらに設けられ、
前記制御回路は、前記第１電極の前記静電容量の変化を入力する第１チャンネルと、前記第２、及び第３電極の両方の前記静電容量の変化を入力する第２チャンネルとを備えることを特徴とする（１７）に記載のシートベルトバックル装置。
（１９） 車両のドア開閉を検知するドアスイッチをさらに備え、前記ドアスイッチのドア開信号が前記制御回路に入力されるとき、その時点の静電容量測定を全チャンネルにおいて行い、新たな閾値を設定可能な制御アルゴリズムを備える（１７）又は（１８）に記載のシートベルトバックル装置を備えることを特徴とする車両。

本発明のシートベルトバックル装置によれば、シートベルトに取付けられたタングが着脱自在なバックルと、バックル内に配設された静電容量検出電極とを備え、静電容量検出電極と車両接地との間の静電容量を検出することで、乗員着座、及びバックルへのタング装着を検知するようにしたので、部品点数を削減すると共に簡単かつ安価な構成により、乗員検知、及びタング装着を検知することができる。

また、本発明の車両によれば、車両のドア開閉を検知するドアスイッチをさらに備え、ドアスイッチのドア開信号が制御回路に入力されるとき、その時点の静電容量測定を全チャンネルにおいて行い、新たな閾値を設定するので、乗員検知、及びタング装着を常に正確に検知することができる。

本発明の第１実施形態に係るシートベルト装置の概要を説明する説明図である。 図１に示すシートベルトバックル装置の一例を部分的に示す分解斜視図である。 図１に示すシートベルトバックル装置の構成を示す模式図である。 （Ａ）は、基板の乗員側に形成された第１電極のパターン図、（Ｂ）は、基板の反乗員側に形成された第２、及び第３電極のパターン図である。 静電容量検知回路の回路構成図である。 図１に示すシートベルトバックル装置を備える車両のシステムブロック図である。 静電容量を検出することによって乗員着座を検知する模式図である。 図５の第１チャンネルで検知される静電容量変化を示すグラフである。 図５の第２チャンネルで検知される静電容量変化を示すグラフである。 第２電極と第１可動電極の位置関係を示す説明図である。 第３電極と第２可動電極の位置関係を示す説明図である。 図１に示すシートベルトバックル装置の情報の流れを示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るシートベルトバックル装置に一例を部分的に示す分解斜視図である。 図１３に示すシートベルトバックル装置により検知される静電容量変化を示すグラフである。 図１３に示すシートベルトバックル装置のフローチャートである。

以下、本発明に係るシートベルトバックル装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のシートベルト装置１０は、シート１２の車体外側寄りに固定され、乗員１１をシート１２に拘束するシートベルト１３の一端側が固着されるリトラクター部１４と、シートベルト１３を乗員１１の肩近傍で折り返すスルーアンカ部１５と、シートベルト１３の他端部を車体に固定するラップアンカー部１６と、シート１２の車体内側寄りに固定され、シートベルト１３に移動可能に支持されるタングプレート１７が係合可能なシートベルトバックル装置２０と、を含んで構成される。シートベルトバックル装置２０の他端側はバックルステイ２１を介して座席側方の車体の床あるいは座席側方下部に取付けられる。

図２に示すように、シートベルトバックル装置２０は、バックルステイ２１と、バックルベース２２と、支持軸（例えば、リベット）２３と、弾性部材であるコイルバネ２４と、バネ押え部材２５と、第１カバーケース２６と、第２カバーケース２７と、後述する静電容量を検知するための複数の電極が形成された基板２８と、を備える。
なお、図２及び後述の図１３では、シートベルトバックル装置２０内に収容される、タングプレート１７の差込口やロック機構及びロック解除機構などが図示省略されている。

バックルステイ２１は、基端部に車体への固定部３１を有すると共に、先端部に円形の貫通孔３２が形成された連結板部３３を有している。

バックルベース２２は、底板部３４と該底板部３４の両側縁から上方に起立した一対の側板部３５とからなるＣ字形断面を有しており、底板部３４の長さ方向の一端部に円形の貫通孔３６を有している。また、バックルベース２２は、一対の側板部３５に底板部３４と平行に形成された案内溝３７を備える。案内溝３７には、バックルベース２２に配設されるイジェクタ機構４０（図３参照）の一部がスライド自在に配設され、タングプレート１７の着脱動作に連動してイジェクタ機構４０を案内する。

バックルベース２２は、底板部３４の一端部の上面をバックルステイ２１の連結板部３３に重ね合わせ、その重ね合わせた部分で、底板部３４及び連結板部３３の両貫通孔３２、３６に挿通した支持軸２３により、バックルステイ２１に連結されている。

支持軸２３は、バックルステイ２１の連結板部３３の貫通孔３２に対して遊びをもって挿通されており、支持軸２３によるその連結部分を支点にして、バックルステイ２１に対してバックルベース２２が、バックルベース２２の底板部３４の板面に垂直方向に所定角度傾動可能、且つ、バックルベース２２の底板部３４の板面に平行方向に所定角度回動可能とされている。

ここで、バックルベース２２の底板部３４は、車両の前後方向及び上下方向を含む略鉛直な平面上に位置するように配置される関係から、底板部３４の板面に垂直方向がシートの幅方向、底板部３４の板面に平行方向がシートの前後方向に相当する。

また、バックルステイ２１の連結板部３３上には、支持軸２３の外側に嵌まった状態でコイルバネ２４が配置されている。コイルバネ２４の下端は、バックルステイ２１に係合された状態で、バックルステイ２１の連結板部３３を下に押している。コイルバネ２４の上端は、キャップ状のバネ押え部材２５に係合された状態で、バネ押え部材２５を介してバックルベース２２に固定されている。

そして、バックルベース２２がバックルステイ２１に対して車両左右方向に傾動した際に、コイルバネ２４が圧縮変形することで、バックルベース２２を原位置に復帰させ、バックルベース２２がバックルステイ２１に対して車両前後方向に回動した際に、コイルバネ２４が捩り変形することで、バックルベース２２を原位置に復帰させるようになっている。

即ち、バックルベース２２（シートベルトバックル装置２０）は、シートベルト１３によりシート１２に拘束された乗員１１がシート１２の前後方向、及び左右方向に移動することで、バックルステイ２１に対してシート１２の前後方向、及び左右方向に動く。

第１カバーケース２６は、例えば、射出成型された樹脂からなり、シート１２に着座した乗員１１側に配置される。第１カバーケース２６の内側面には、基板２８が配置されている。

第２カバーケース２７は、例えば、射出成型された樹脂からなり、シート１２に着座した乗員１１と反対側に配置される。第２カバーケース２７は、電磁的シールドが施されて外部との間が電磁的にシールドされている。電磁的シールドは、例えば、導電性材料を含む被膜が第２カバーケース２７に塗布されてもよく、また第２カバーケース２７が電磁シールド材料を含む樹脂で成形されてもよい。

第２カバーケース２７には、タングプレート１７が挿脱される差込口が形成されると共に、タングプレート１７を係止解除する解除ボタンが設けられている。第１カバーケース２６と第２カバーケース２７で画成された内部空間には、上述したバックルステイ２１、バックルベース２２、支持軸２３、コイルバネ２４、及びバネ押え部材２５が収納される。

図３に示すように、イジェクタ機構４０には、第１可動電極４１の一端４１ａが接続され、バックルステイ２１の連結板部３３には、第２可動電極４２の一端４２ａが接続されている。第１可動電極４１及び第２可動電極４２は、柔軟に構成され、第１可動電極４１の他端４１ｂ、及び第２可動電極４２の他端４２ｂは、基板２８の乗員１１側と反対側となる裏面２８ｂに固定された電極ガイド４７内を移動可能に案内されている。電極ガイドは、樹脂などの絶縁材料で形成される。

図４（Ａ）に示すように、基板２８の乗員１１側となる表面２８ａには、基板２８の縁部２８ｃに沿って第１電極４３が形成されている。第１電極４３は、中央部分に無電極領域４４が設けられる。第１電極４３の中央部分に無電極領域４４を設けることにより、第１電極４３と、後述する第２、第３電極４５，４６、及び制御回路５１間の影響を小さくでき、１枚のプリント基板２８上にこれらを構成することができる。

図４（Ｂ）に示すように、乗員１１側と反対側になる基板２８の裏面２８ｂには、第２電極４５と第３電極４６とが連続的に設けられている。第２電極４５は、略矩形に形成された電極であり、第３電極４６は、タングプレート１７の差込方向に向かって幅が狭くなるように形成されたテーパ状部を含む電極である。

基板２８の裏面２８ｂには、第２電極４５と第３電極４６とをタングプレート１７の着脱方向で挟むようにして、一対の接地電極Ｇが配置される。

第１可動電極４１、第２可動電極４２、及び基板２８の裏面２８ｂに設けられた第２電極４５と第３電極４６は、互いに絶縁されるように形成されている。また、第１可動電極４１及び第２可動電極４２は、接地電極Ｇとも絶縁されている。

タングプレート１７がシートベルトバックル装置２０に着脱されると、イジェクタ機構４０に固定された第１可動電極４１が、基板２８の第２電極４５に対して相対移動する（図１０参照）。また、シートベルトバックル装置２０がバックルステイ２１に対して相対回転（車両前後方向移動）すると、バックルステイ２１に固定された第２可動電極４２が基板２８の第３電極４６に対して相対移動する（図１１参照）。

また、基板２８の裏面２８ｂには、さらに制御回路５１が形成される。制御回路５１は、図５に示すように、第１電極４３の静電容量を測定する第１チャンネルＣｈ．１と、第２電極４５及び第３電極４６の静電容量を測定する第２チャンネルＣｈ．２とに接続される。

制御回路５１は、例えば、マイクロコンピュータで構成されて、第１電極４３、第２電極４５及び第３電極４６と車両接地ＧＮＤ間の静電容量を測定し、該測定された静電容量に基づいて乗員１１の着座の有無、タングプレート１７の装着の有無、及びシートベルト１３の張力変化を検知する。さらに、制御回路５１は、該検知結果に基づいて演算処理し、シートベルトリマインダ情報や生体情報を生成して出力する。

具体的に、図６のブロック図に示すように、シートベルトバックル装置２０内に配置された制御回路５１は、第１チャンネルＣｈ．１及び第２チャンネルＣｈ．２が接続されたＬＣタンク回路５２、制御回路５１に外部から電力を供給する電源６１に接続されたレギュレータ５３、静電容量センサＩＣ（集積回路）５４、各種情報の演算処理を行うマイクロコンピュータ５５などを備え、処理した情報を車両の異なる場所に配設されたメインＥＣＵ６２に出力する。静電容量センサＩＣ５４は、ＬＣタンク回路５２、レギュレータ５３、マイクロコンピュータ５５と接続され、マイクロコンピュータ５５は、レギュレータ５３、静電容量センサＩＣ５４と接続されるとともに、後述するドアＳＷ６３のスイッチ信号、イグニッション信号を受信する。

第１チャンネルＣｈ．１は、第１電極４３の静電容量変化を検知することで乗員１１の着座の有無を検知する。制御回路５１の基準は、車両接地ＧＮＤである。乗員１１は、直接には車両接地ＧＮＤにつながっていないが、図７に示すように、容量結合しているので、第１電極４３の静電容量が予め決められている閾値を越えることで乗員着座として認識することができる。また、第１チャンネルＣｈ．１は、乗員１１の体と第１電極４３との間の静電容量を検出しているので、乗員１１の左右方向の動きは静電容量の変化として現れ、生体情報として利用可能である。

具体的には、乗員１１の着座検知の場合、図７に示すように、制御回路５１に接続された電源６１が、第１電極４３に高周波パルス電圧を印加すると、高周波パルス電圧は、乗員１１との間の空気を介して乗員１１と電気的に接続される。高周波パルス信号は、空気の静電容量と乗員１１の静電容量とを経て、接地ＧＮＤを介して電源６１まで戻る。そして、空気の静電容量は、乗員１１との距離が大きくなるほど小さくなり、高周波パルス信号の大きさが小さくなる。したがって、伝搬される高周波パルス信号の大きさに基づいて、乗員１１と第１電極４３との距離、換言すれば、乗員１１の着座の有無を検出することができる。

第１チャンネルＣｈ．１により検知される第１電極４３の静電容量変化は、図８に示すように、乗員１１が未着座の間は低いレベルにあるが、乗員１１がシート１２に着座することで静電容量が大きくなり、予め設定されている閾値Ｃ１を越えて大きくなると、乗員１１が着座したと認識する。さらに、乗員１１が車両の左右方向に動くと、シートベルトバックル装置２０がバックルステイ２１に対して左右方向に傾き、これに伴って第１電極４３の静電容量が変動して乗員１１の動きが認識される。

第２チャンネルＣｈ．２は、第２電極４５及び第３電極４６の静電容量変化を検知することでシートベルトバックル装置２０に対するタングプレート１７の装着の有無、及びシートベルト１３の張力変化を同時に検知する。

具体的には、タングプレート１７をシートベルトバックル装置２０に挿入すると、図１０に示すように、イジェクタ機構４０に結合された第１可動電極４１が第２電極４５に対して相対移動し、第１可動電極４１と第２電極４５とが重なる面積が増加することで、図９に示すように、第２チャンネルＣｈ．２で検知される第２電極４５の静電容量が大きくなる。静電容量が予め設定されている閾値Ｃ２を越えて大きくなると、タングプレート１７がシートベルトバックル装置２０に装着されたと認識する。

このように、第１電極４３の静電容量変化により乗員１１の着座を検知し、第２電極４５の静電容量変化によりタングプレート１７の装着を検知することで、シートベルトの装着を促す警報を発するシートベルトリマインダ装置（図示せず）を構成することができる。

また、乗員１１の移動（車両前後方向及び左右方向）によりシートベルト１３に張力が作用してシートベルト１３が強く引っ張られると、シートベルトバックル装置２０は、バックルステイ２１に対して支持軸２３を中心として前後方向に回動すると共に、乗員１１に近づく方向（車両左右方向）に傾く。

シートベルトバックル装置２０が車両前後方向に動くと、図１１に示すように、バックルステイ２１に固定されている第２可動電極４２が基板２８上で相対的に摺動するので、第２可動電極４２と第３電極４６とが重なる面積が増加及び減少し、図９に示すように、第２チャンネルＣｈ．２で検知される静電容量が、シートベルト１３の張力（シートベルトバックル装置２０の傾き）に伴って変化する。従って、第３電極４６によりシートベルト１３の張力検知が可能となる。

また、第３電極４６は、差込方向に向かって幅が狭くなるようにテーパ状に形成されているので、第２可動電極４２が移動することで静電容量結合を形成している部分の面積が変動し、第３電極４６の静電容量変化を精度よく検知することができる。

また、シートベルトバックル装置２０が車両左右方向に傾くと、乗員１１と第１電極４３との距離（左右方向）も変わるので、第１電極４３の静電容量が変化する。しかし、第１電極４３では、乗員１１との相対的な変位が検出できるだけで、いったん乗員１１と接触する程度までシートベルトバックル装置２０が傾くと、それ以上の変化を検出できない。

これに対して、上記したように、シートベルトバックル装置２０とバックルステイ２１、即ち、第２可動電極４２と第３電極４６の間の相対的な動きを検知すれば、乗員１１に接触するぐらいシートベルトバックル装置２０が引っ張られた後でも、シートベルト１３の張力変化が、バックルステイ２１に対するシートベルトバックル装置２０の傾きで検出可能となる。

第１電極４３による乗員１１の着座の有無及びシートベルトバックル装置２０の左右方向の変化と、第３電極４６によるシートベルトバックル装置２０の前後方向変化を合わせて解析することで、シートベルトリマインダ情報だけでなく、呼吸・心拍、乗員１１の体の動きなどの生体情報が利用可能となる。

このように、タングプレート１７の装着を検知する第２電極４５と、シートベルト１３の張力変化、即ち、生体情報を検知する第３電極４６とを一つの基板２８上に配置して一つの第２チャンネルＣｈ．２で検知し、さらに、制御回路５１を同じ基板２８上に配置することで、検知回路の簡素化と部品点数の削減が可能となり、コストダウンが図れる。

また、第１可動電極４１及び第２可動電極４２には、信号を入力する必要がなく、第１可動電極４１及び第２可動電極４２に配線を引き回す必要がないため設計が容易となり、部品コストが低減する。

図１２に示すように、第１チャンネルＣｈ．１で検知された乗員着座情報、第２チャンネルＣｈ．２で検知されたタングプレート１７の装着情報及びシートベルト１３の張力情報は、同じシートベルトバックル装置２０内に設けられた制御回路５１で演算処理されて、乗員着座情報、タングプレート装着情報及びシートベルト張力情報と共に、シートベルトリマインダ情報、生体情報、乗員１１の動き情報が出力される。

このように、乗員着座情報、タングプレート装着情報、シートベルト張力情報、シートベルトリマインダ情報、生体情報、及び乗員の動き情報は、１つのシートベルトバックル装置２０内で検知、処理されるので、上記情報を検知、処理するシートベルトバックル装置１０の構成が簡単になる。

また、シートベルトバックル装置２０を備える車両は、ドア開閉を検知するドアスイッチ６３を備えており、図６のブロック図に示すように、ドアスイッチ６３のドア開信号が、マイクロコンピュータ５５に入力されることにより静電容量検知の各閾値をリセットする。これにより、温度変化、電磁ノイズなどの外乱に対して強いシステムが構成される。

以上説明したように、本実施形態のシートベルトバックル装置２０によれば、シートベルト１３に取付けられたタングプレート１７が着脱自在なバックル２０と、シートベルトバックル装置２０内に配設された第１電極４３、第２電極４５、第３電極４６と、を備え、第１、第２、及び第３電極４３、４５、４６と車両接地ＧＮＤとの間の静電容量を検出することで、乗員着座、及びタングプレート装着を検知するので、従来の接点を有するセンサと比較して接点の劣化がなく、長期間に亘って検知機能を良好に維持できる。また、シート１２側に乗員検知センサを設置する必要がなく、シートベルトバックル装置２０だけで、乗員着座情報、タングプレート装着情報、及びシートベルト張力情報（生体情報）が得られる。さらに、各センサからの検出信号を処理するＥＣＵをバックル内に一体配置すれば、さらに構成を簡素化できる。

また、静電容量検出電極は、シート１２に着座した乗員１１を介して車両接地ＧＮＤとの間での静電容量を検出する第１電極４３と、シートベルトバックル装置２０に挿入されたタングプレート１７に連動する第１可動電極４１を介して車両接地ＧＮＤとの間での静電容量を検出する第２電極４５と、を備えるので、乗員着座情報、タングプレート装着情報が得られ、これによりシートベルトリマインダ装置が構成可能となる。

また、第１電極４３は、シートベルトバックル装置２０内に配設された基板２８の乗員１１側の側面に形成され、第２電極４５は、基板２８の乗員１１側と反対側の側面に形成されるので、第１電極４３及び第２電極４５をシートベルトバックル装置２０内の狭い空間内に配設できる。

また、第１電極４３は、基板２８の周囲を囲むように形成され、中央部分には無電極領域４４が設けられるので、第１〜第３電極４３、４５，４６と制御回路５１間の影響を小さくでき、１枚のプリント基板２８上にこれらを構成することができる。

また、イジェクタ機構４０に結合された第１可動電極４１を有し、第１可動電極４１と第２電極４５とは絶縁されているので、第２電極４５の静電容量変化を検知することで正確なタングプレート装着情報が得られる。

また、基板２８の乗員１１側と反対側の側面には、シートベルト１３の張力を検出する第３電極４６がさらに設けられるので、第１及び第２電極４３，４５と共に第３電極４６をシートベルトバックル装置２０内の狭い空間内に配設できる。

また、第３電極４６は、タングプレート１７の差込方向に向かって幅が狭くなるようにテーパ状に形成される電極部分を含むので、第３電極４６の静電容量変化を精度よく検知することができる。
なお、第３電極４６は、タングプレート１７の移動方向に沿って幅が狭くなるものであればよく、タングプレート１７の解除方向に向かって幅がせまくなるテーパ状に形成されてもよい。

また、第２電極４５と第３電極４６は、基板２８の乗員１１側と反対側の側面に連続的に設けられるので、タングプレート１７の装着情報とシートベルト１３の張力変動とを１つのチャンネルで検知することができる。

また、シートベルトバックル装置２０を揺動自在に支持するバックルステイ２１の支点近傍に結合された第２可動電極４２を有し、第２可動電極４２と第３電極４６とは絶縁されているので、第３電極４６の静電容量変化を検知することで正確なシートベルト１３の張力変動情報が得られる。

また、基板２８の乗員１１側と反対側の側面には、タングプレート１７の移動方向に対して、第２電極４５と第３電極４６とを挟むように、車両接地ＧＮＤに接続された接地電極Ｇが設けられるので、静電容量変化を正確に検知できる。

また、第１可動電極４１と第２可動電極４２は、接地電極Ｇと絶縁されているので、タングプレート１７の装着情報とシートベルト１３の張力変動とを個別に検知することができる。

また、基板２８は、プリント基板によって形成され、プリント基板上には、さらに制御回路５１が形成されるので、静電容量検知部と各情報の演算処理部をコンパクトに１枚のプリント基板上に配置できる。

また、制御回路５１は、第１電極４３の容量変化を入力する第１チャンネルＣｈ．１と、第２、及び第３電極４５,４６の両方の容量変化を入力する第２チャンネルＣｈ．２とを備えるので、第１チャンネルＣｈ．１及び第２チャンネルＣｈ．２で得られた情報を制御回路５１で処理することで乗員着座情報、タングプレート装着情報、及びシートベルト張力変動情報と共に、シートベルトリマインダ情報、生体情報、体の動きの情報を出力することができる。また、制御回路５１により、乗員１１の生体情報をパターンマッチング等により処理することで、自動車運転時の意識喪失による事故を防止できる。

また、車両のドア開閉を検知するドアスイッチ６３をさらに備え、ドアスイッチ６３のドア開信号が制御回路５１に入力されるとき、その時点の静電容量測定を全チャンネルにおいて行い、新たな閾値を設定可能な制御アルゴリズムを備えるので、温度変化、電磁ノイズなどの外乱に対して強いシステムとすることができる。

（第２実施形態）
次に、図１３〜図１５を参照して第２実施形態のシートベルトバックル装置２０について説明する。なお、本実施形態のシートベルトバックル装置２０は、基板２８に替えて静電容量検出電極２９が第１カバーケース２６内に配置されている以外は、第１実施形態のシートベルトバックル装置２０と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、静電容量検出電極２９は、第１カバーケース２６の内表面上に設けられている。そして、図１４及び図１５に示すように、乗員１１を介して静電容量検出電極２９と車両接地ＧＮＤとの間の静電容量を検出する（ステップＳ１）。検出された静電容量が第１閾値Ｃ１以下の場合は、シート１２が空席（未着座）であると判断してその情報を出力する（ステップＳ２）。

検出された静電容量が第１閾値Ｃ１を超えたとき乗員１１が着座したと判断し、次のタングプレート装着検知に移る。

次いで、シートベルトバックル装置２０に挿入されたタングプレート１７を介して、静電容量検出電極２９と車両接地ＧＮＤとの間の静電容量を検出する（ステップＳ３）。検出された静電容量が第２閾値Ｃ２以下の場合は、乗員１１は着座しているが、タングプレート１７がシートベルトバックル装置２０に挿入されていないと判断してシートベルトリマインダ情報を出力してシートベルト１３の装着を乗員１１に促す（ステップＳ４）。

図１５のステップＳ３で検出された静電容量が、第１閾値Ｃ１より大きい第２閾値Ｃ２を超えたとき、乗員１１がシート１２に着座し、且つタングプレート１７がシートベルトバックル装置２０に装着されたと判断し、図１５のステップＳ５に移行して静電容量検出電極２９と車両接地ＧＮＤとの間の静電容量の変動Ｃ３から生体情報を検知する（ステップＳ５）。

以上説明したように、本実施形態のシートベルトバックル装置２０によれば、シート１２に着座した乗員１１を介して、静電容量検出電極２９と車両接地ＧＮＤとの間で検出された静電容量が第１閾値Ｃ１を超えたとき乗員１１が着座したと判断し、シートベルトバックル装置２０に挿入されたタングプレート１７を介して、静電容量検出電極２９と車両接地ＧＮＤとの間で検出された静電容量が、第１閾値Ｃ１より大きい第２閾値Ｃ２を超えたとき、さらにタングプレート１７がシートベルトバックル装置２０に装着されたと判断する判断部と、を備えるので、1つの静電容量検出電極２９により乗員着座とタングプレート装着とを検知することができる。

また、シートベルトバックル装置２０は、乗員１１側に位置する第１カバーケース２６と、該第１カバーケース２６と反対側に位置する第２カバーケース２７と、を有し、静電容量検出電極２９は、第１カバーケース２６内に設けられ、第２カバーケース２７には電磁的シールドが施されるので、外部の外乱の影響を排除することができる。

また、静電容量検出電極２９は、第１カバーケース２６の内表面上に設けられるので、特別に静電容量検出電極２９の設置スペースを準備することなく、配置可能となる。

また、電磁的シールドは、導電性材料を含む被膜によって形成されるので、簡単、且つ安価な構成により電磁的シールドすることができる。

また、電磁的シールドは、第２カバーケース２７が電磁シールド材料を含む樹脂で成形されてなるので、簡単、且つ安価な構成により電磁的シールドすることができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。本実施形態においても、静電容量検出電極２９が検出した静電容量から、乗員検知、タング装着検知、生体情報検知を判断する制御回路は、図示しないが、シートベルトバックル装置２０内に配置されればよい。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１０ シートベルト装置
１１ 乗員
１２ シート（座席）
１３ シートベルト
１７ タングプレート（タング）
２０ シートベルトバックル装置
２１ バックルステイ
２３ 支持軸（支点）
２６ 第１カバーケース
２７ 第２カバーケース
２８ 基板
２９ 静電容量検出電極
４１ 第１可動電極（タングと連動する部材）
４２ 第２可動電極
４３ 第１電極
４４ 無電極領域
４５ 第２電極
４６ 第３電極（テーパ状に形成される電極部分）
５１ 制御回路（判断部）
６３ ドアスイッチ
Ｃ１ 第１閾値
Ｃ２ 第２閾値
Ｃｈ．１ 第１チャンネル
Ｃｈ．２ 第２チャンネル
Ｇ 接地電極
ＧＮＤ 車両接地

Claims (19)

1. シートベルトに取付けられたタングが着脱自在なバックルと、
   前記バックル内に配設された静電容量検出電極と、
   を備え、
   前記静電容量検出電極と車両接地との間の静電容量を検出することで、乗員着座、及び前記バックルへの前記タング装着を検知することを特徴とするシートベルトバックル装置。
2. 座席に着座した前記乗員を介して、前記静電容量検出電極と前記車両接地との間で検出された前記静電容量が第１閾値を超えたとき前記乗員が着座したと判断し、
   前記バックルに挿入された前記タングを介して、前記静電容量検出電極と前記車両接地との間で検出された前記静電容量が、前記第１閾値より大きい第２閾値を超えたとき前記タングが前記バックルに装着されたと判断する判断部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトバックル装置。
3. 前記バックルは、乗員側に位置する第１カバーケースと、該第１カバーケースと反対側に位置する第２カバーケースと、を有し、
   前記静電容量検出電極は、前記第１カバーケース内に設けられ、前記第２カバーケースには電磁的シールドが施されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシートベルトバックル装置。
4. 前記静電容量検出電極は、前記第１カバーケースの内表面上に設けられることを特徴とする請求項３に記載のシートベルトバックル装置。
5. 前記電磁的シールドは、導電性材料を含む被膜によって形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載のシートベルトバックル装置。
6. 前記電磁的シールドは、前記第２カバーケースが電磁シールド材料を含む樹脂で成形されてなることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のシートベルトバックル装置。
7. 前記静電容量検出電極は、
   座席に着座した前記乗員を介して、前記車両接地との間での前記静電容量を検出する第１電極と、
   前記バックルに挿入された前記タングに連動する部材を介して、前記車両接地との間での前記静電容量を検出する第２電極と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトバックル装置。
8. 前記第１電極は、前記バックル内に配設された基板の前記乗員側の側面に形成され、
   前記第２電極は、前記基板の前記乗員側と反対側の側面に形成されることを特徴とする請求項７に記載のシートベルトバックル装置。
9. 前記第１電極は、前記基板の周囲を囲むように形成され、中央部分には無電極領域が設けられることを特徴とする請求項８に記載のシートベルトバックル装置。
10. イジェクタに結合された第１可動電極を有し、当該第１可動電極と前記第２電極とは絶縁されていることを特徴とする請求項７に記載のシートベルトバックル装置。
11. 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、ウェビング張力を検出する第３電極がさらに設けられることを特徴とする請求項８に記載のシートベルトバックル装置。
12. 前記第３電極は、前記タングの移動方向に沿って幅が狭くなるようにテーパ状に形成される電極部分を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシートベルトバックル装置。
13. 前記第２電極と前記第３電極は、前記基板の前記乗員側と反対側の側面に連続的に設けられることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のシートベルトバックル装置。
14. 前記バックルを揺動自在に支持するバックルステイの支点近傍に結合された第２可動電極を有し、前記第２可動電極と前記第３電極とは絶縁されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のシートベルトバックル装置。
15. 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、前記タングの移動方向に対して、前記第２電極と前記第３電極とを挟むように、前記車両接地に接続された接地電極が設けられることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のシートベルトバックル装置。
16. イジェクタに結合された第１可動電極を有し、当該第１可動電極と前記第２電極とは絶縁されており、
    前記バックルを揺動自在に支持するバックルステイの支点近傍に結合された第２可動電極を有し、前記第２可動電極と前記第３電極とは絶縁されており、
    前記第１可動電極と前記第２可動電極は、前記接地電極と絶縁されていることを特徴とする請求項１５に記載のシートベルトバックル装置。
17. 前記基板は、プリント基板によって形成され、前記プリント基板上には、さらに制御回路が形成されることを特徴とする請求項８に記載のシートベルトバックル装置。
18. 前記基板の前記乗員側と反対側の側面には、ウェビング張力を検出する第３電極がさらに設けられ、
    前記制御回路は、前記第１電極の前記静電容量の変化を入力する第１チャンネルと、前記第２、及び第３電極の両方の前記静電容量の変化を入力する第２チャンネルとを備えることを特徴とする請求項１７に記載のシートベルトバックル装置。
19. 車両のドア開閉を検知するドアスイッチをさらに備え、前記ドアスイッチのドア開信号が前記制御回路に入力されるとき、その時点の静電容量測定を全チャンネルにおいて行い、新たな閾値を設定可能な制御アルゴリズムを備える請求項１７又は１８に記載のシートベルトバックル装置を備えることを特徴とする車両。

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