JPH01161185A - 着座検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車その他の座席に人が着座したことを検出
する着座検出センサに関する。

〔従来の技術〕

着座の有無を検知するための従来既知の着座検出センサ
としては、２枚一対の電極を僅少な間隙で配置し人が着
座することにより垂直押圧力で画電極を接触せしめ、ス
イッチ作動をなすべくした偏平スイッチなるものがあっ
た。この種のスイッチとしては例えば実開昭５（１−１
７７６１号に開示している金属板を電極に用いたスイッ
チ、実開昭５２−２３３７５号に開示の導電性材料より
なる網または織物を電極に用いたスイッチ、その他に金
属薄膜、導電性フィルム、金属を網線などを電極に用い
たスイッチが考案されている。

〔解決しようとする問題点〕

ところがかかるスイッチが全般的に有する問題点としＣ ■　金属板、金属薄膜、導電性織物などにて形成される
電極が繰り返し変形によって早期に破断その他の損傷を
受ける。

■　電極の接触部に於いてスパークの発生による接触部
の集中的な損耗粉の付着によって接触不良を起こす虞れ
がある。

■　電極板のクリープ、塑性変形が生じやすく、人が離
席した場合でもスイッチ作動をしたままの状態を呈する
ことがあり、スイッチ作動が不安定となる。

■　伸縮性、屈曲性に劣るために、複雑な形状のシート
に適用できない。またシート内の異物として着座者の座
り心地に悪影響及ばず。

■　シートにスイッチを組み込んでからの感度の後調整
ができない。したがって感度のバラツキが大きく、また
無着座状態でもスイッチ作動したままの状態を呈するこ
とがある。

シートの経年変化、特にヘタリによりスイッチの作動感
度が変化する場合に感度再調節ができない。

メンテナンスが難しい。

■　従来のスイッチはその構成上、それにリード線の断
線その他の故障が生じた場合、スイッチに実際に外力が
作用していても、その外力の検知信号を出力し得ないこ
とから、それを安全装置として用いるときには、重大な
事故を招くおそれがあるという問題があった。すなわち
、感圧センサを安全装置として用いるときには、異常事
態の発生に際しては、その安全装置１ま、安全の確保を
担保する側へ作動すること若しくは自己の異常を警告す
ることが必要になるところ、従来のスイッチは、かかる
場合には、そこへ外力が作用してもなお、外力の不作用
時と同様の状態にあるため、安全装置としての機能を十
分に発揮することができなかった。

この発すは、従来技術のかかる問題を有利に解決するも
のであり、特には、光導波路に、軸線と交差する方向へ
の十分大きな圧縮変形ならびに局部的な大きな曲げ変形
を可能ならしめることにより、従来の着座検出スイッチ
に固有の問題を一切生じることな（、外力検知感度を著
しく高めるとともに、光導波路の破断、塑性変形などを
確実に防止し、しかも、発光および受光手段の光導波路
からの解離を十分に防止することができ、耐熱性、耐衝
撃性に優れた着座検出センサを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

」二連の目的を達成するため、この発明は、コア材及び
クラッド材から成る光導波路を耐熱性及び耐衝撃性に優
れた弾性材料から形成し、この光導波路に光を入射しこ
れを受ける発光手段及び受光手段を接続し、着座時の荷
重を受け光導波路に入射した光を遮断すべく光導波路を
変形させる被荷重部材を光導波路の片面又は両面に設け
、光導波路、発光及び受光手段、被荷重部材の全体を被
覆して成るものである。

〔作用〕

この発明ではシー１−に人が着座し、シート内部に設け
ている着座検知センサに外力が作用した場合には、光導
波路に圧縮、曲げなどの弾性変形が生じるので、発光手
段から光導波路へ入射された光の一部は、その弾性変形
部分でコア材からクラッド材へ侵入し、そして外部へ放
射されることになり、受光手段に到達する光量が減少す
ることになる。これがためここでは、受光手段によって
、光の受光量に応じた電圧信号を検知することにより、
外力の大きさを、すぐれた感度の下で、量的に感知する
ことができる他、その電圧信号を闇値と比較して二値化
することにて、特定値以」二の大きさの外力に対してス
イソヂング作用をもたらすことができる。

またここでは、光導波路を弾性材料製のコア材およびク
ラッド材にて構成することにより、その光導波路は、軸
線と交差する方向へ大きく圧縮変形することができ、ま
た、局部的に大きく曲げ変形すること・ができるので、
着座検出センサへの外力の作用の有無およびその外力の
大きさを極めて敏感に検知することが可能となる他、そ
の着座検出センサを過大に湾曲させた場合にも、光導波
路に断線、塑性変形などが生じるおそれは全くなく、し
かも、例えば、着座検出センサを大きく湾曲させるに際
し、それに比較的大きな引張り方向分力が作用した場合
であっても、着座検出センサは大きく伸び変形すること
から、発光手段および受光手段の、そこからの不測の解
離が十分に防止されることになる。

そし−Ｃさらに、ここでは特に、コア材を合成ゴムに−
で構成することにより、−射的には１００℃を越える高
温から氷点以下までの広い温度領域にわたって、光導波
路の光学特性および機械特性を十分安定ならしめること
ができ、また、着座検出センサの耐衝撃性を著しく高め
ることができる。

なおここにおいて、コア材の材料から天然ゴム、ブタジ
ェンゴム、インプレンゴムなどを除外するのは、これら
はいずれも、二重結合を有するため、耐熱性が低く、透
明性の低下が早いことによるものである。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例を示す図で
あり、これは下部シー１−１上に光導波路２をジグザグ
状に敷設し、そしてその光導波路２を接着その他によっ
て下部シートｌに固着するとともに、その光導波路２の
それぞれの端部を、そこへ直接的に接続した発光および
受光手段３．４およびリード線５．６を介して検出装置
７に接続し、さらにその下部シート１上に光導波路２以
外の部分に設けた枠状のスペーサ８を介して被荷重部材
９を設けさらに全体をカバー材１０にて被覆したもので
ある。

ここでは、光導波路２を、光透過性が高く、屈折率が高
いゴム弾性材料からなる中実のコア材１１と、コア材１
１よりも屈折率の小さいゴム弾性材料からなり、コア材
１１の周面を被うクラ７ド材１２とで構成し、そして、
コア材１１を、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリ
コンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピ
レンゴム、エチレンプロピレンターポリノー、エピクロ
ルヒドリンゴムなどの合成ゴムの中から、また、クラッ
ド材１２を、天然ゴム、クロロプレンゴム、ブタジェン
ゴム、インプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、
フッ素ゴム、アクリルゴム−エチレンプロピレンゴム、
エチレンプロピレンターポリノールエピクロルヒドリン
ゴムなどの合成ゴム中から、それぞれ適宜に選択した材
料にて形成する。

ここで、コア材１１の材料としては１．側鎖にフェニル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキ
シル基、オクチル基、デソル基、フェネチル基、ナフチ
ル基、ナフタレンエチル基などのアルキル基を含むポリ
オルガノノロキサンが好ましく、また、クラッド材１２
の材料としては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチル
トリフロロプロピルシロキサン、ポリメチルテトラヒド
ロバーフロロオクチルンロキサンなどのフッ素導入した
ポリオルガノシロキサンまたはフェニル基、エチル基な
どのアルキル基の含有率の小さいポリオルガノシロキサ
ンが好ましい。

また、なかでも、コア材１０の材料としてフェニル基含
有率が５〜２５％、屈曲率が１．４２５〜１．５０のメ
チルフェニルポリソロキサンもしくはジメチルジフェニ
ルポリシロキサンを選択することが、また、クラッド材
１２の材料として屈折率が１．４０のジメチルポリシロ
キサンを選択することが、それぞれ、材料の人手が容易
で、安価であるという点において好適である。

そしてまた、コア材１１の材料の加硫機構を付加反応型
とした場合には、加硫触媒が極微量ですむとともに、反
応副生成物がないことから、極めてずぐれた光透過性を
もたらすことができる。

このように、コア材１１とクラッド材１２とをともにシ
リコンゴムにて形成した場合には、それら両者の接着強
度を十分に高めることができ、また、約−５０″Ｃ〜約
２００℃の広い温度範囲内で、光導波路２の光学特性お
よび機械特性を良好かつ安定ならしめることができる。

なお、第４図に示す光導波路２は、その断面輪郭が円形
をなしているが、それを、三角形、四角形などの多角形
状とすることもできる他、楕円形その他の非円形曲線形
状とすることもでき、また、ここでは−本の中実成形体
にて構成しているコア材１１を、複数本の線状体を束ね
ることにて構成することもできる。

さらに、図に示す光導波路２において、それの屈曲、圧
縮などの弾性変形に基づき、コア材１１からクラッド材
１２へ侵入した光を効率よく吸収して、それがコア材１
１へ戻るのを有効に防止するためには、クラッド材１２
の外周を、光吸収材料、例えば、カーボンブラック、黒
色顔料または有機もしくは無機系の色素を分散混合した
、天然ゴム、シリコンゴム、フッｔゴム、ブチルゴムな
どの合成ゴムからなる光吸収層にて被覆することまたは
クラッド材料それ自体に、光吸収材料を分散混合するこ
とが好ましい。

またこの一方において、以上に述べたような光導波路２
、場合によっては光導波路２および光吸収層は、耐水性
、耐油性、耐候性などを向上させ、そして機械的強度を
向上させる目的の下で天然ゴム、ブチルゴム、ブタジェ
ンコム、ウレタンゴムなどの合成ゴムまたは塩化ビニル
樹脂その他のプラスチック材料にて密封被覆することが
好ましい。

このような光導波路２の一端に、光コネクタその他の手
段によって、または接着によって接続される発光手段３
としては、発光ダイオード、電球、半導体レーザなどを
用いることができ、なかでも発光ダイオードを用いるこ
とが好ましい。

また、光導波路２の他端に、同様にして接続することが
できる受光手段４として、ポストダイオード、ホトトラ
ンジスタを用いることが好ましい。

ここで、下部シート１は、硬質材料および軟質材料のい
ずれにても構成することができ、たとえば、金属、プラ
スチック、ゴム−発泡プラスチックの中から用途に応じ
て選択することができる。

またその下部シート１に接着その他によって固着されて
光導波路２を囲繞する枠状のスペーサ８は、ウレタンフ
オーム、発泡ゴム、ゴム、プラスチックの中から用途に
応じて選択することができ、このスペーサ８は好ましく
は光導波路２と同一もしくはそれより幾分厚い厚さを有
する。

さらに、被荷重部材９は、ゴム、軟質塩化ビルル樹脂、
熱可塑性ゴムなどの軟質材料にて構成す１す ることか好ましく、そしてまた、それの、光導波路２と
向き合う内表面には、たとえば図示のような凹凸を設け
ることが好ましい。なお、この被荷重部材９は、その内
表面に凹凸を設けずとも、それ自身の弾性変形に基づき
、光導波路２へ、外力を十分有効に伝達することができ
る。

ここで、凹凸形状は、図示のような四角形の突条以外に
半球状、三角形状の突条でも良いしあるいは突起でも良
い。

またここでは被荷重部材９を光導波路２の片面のみに配
設したが、両面に設けても良い。この場合下部シート１
と光導波路２の間に被荷重部材９を配設する他、下部シ
ート１のかわりに被荷重部材９を用いた場合、センサの
薄型化が可能となる。

カバー材１０はゴム、軟質塩化ビニル、熱可塑性ゴムな
どの軟質材質のシートにて構成することが好ましい。

また、下部シート１、被荷重部材９、カバー材１０をす
べて伸縮性、屈曲性に富む材料、例えばゴム材料にて構
成した場合には光導波路２のゴム弾性的性質と相俟って
、極めて伸縮性、屈曲性に優れた着座検出センサをもた
らずことができる。

なおこの着座検出センサにおいては、光導波路２０寸法
は、コア材１１およびクラッド材１２の屈折率などとの
関連において、光導波路２の湾曲部分にて光の放射損失
が生じないようにそれを敷設することが必要であり、こ
れかためには、たとえば、コア材１１の直径を２１１、
コア材１１およびクラッド材１２の屈折率をそれぞれ１
．５０および１．４０とした場合には、光導波路２の曲
率半径を２０ｎ以上とする。

第５図は、検出装置７内の電気回路を例示する図であり
、この電気回路は、発光手段３、例えば発光ダイオード
の駆動回路１３と、受光手段４、これも例えばホトトラ
ンジスタの信号処理回路１４とからなる。ここで、駆動
回路１３は、直流電源からの供給電圧■ｃｃを抵抗１５
にて制御して発光手段３を点灯すべく機能し、また、リ
ード線６を介して受光手段４に生じた光電流を、トラン
ジスタ１６にて増幅するとともに、演算増幅器１７にて
増幅して光信号電圧ｖＳを発生させる一方、比較器１８
で、光信号電圧■３と可変抵抗器１９からの基準電圧Ｖ
　ｒｅｆとを比較し、受光手段４での受光量の減少によ
って、光信号電圧ＶＳが基準電圧Ｖ　ｒ、！ｒより低下
したときにのみ出力信号を発生すべく機能する。

以上、図示の着座検出センサについて説明したが、下部
シート１と光導波路２との間に、軟質フオーム、軟質ゴ
ム、発泡ゴムなどからなる軟質シートを介在させること
もでき、このことにて、光導波路２の外圧検知感度を有
利に向上させることができる。

このように構成してなる感圧センサでは、光導波路２に
、それの曲げ変形、圧縮変形その他の変形をもたらす外
力が作用した場合には、その光導波路２は、外力の大き
さに応して十分大きく弾性変形することができるので、
発光手段３にて発せられ、光導波路２を経て受光手段４
に達する光量は、光弾性効果に基づき、その外力の大き
さに応じて大きく減少るずことになり、これがため、光
導波路２への外力の作用の有無ならびにその外力の大き
さを高い感度にて検知することができる。

第６図は本発明の着座検出センサをシートに組み込んだ
使用形態の実施例を示すものである。ここではシートの
一部に着座検出センサを設けたが、本着座検出センサは
屈曲性及び伸縮性に富み、またあらゆる形状にも一体的
に設置できるため、シートの全面にわたって設けること
ができる。

このように構成してなる着座検出センサをシートベル１
−着用警告システムに用いた場合には、乗員が着座した
時、自動的に着座状態が検出され、シートベルト 着することでバックル等に組み込んだスイッチが自動的
にスイッチオンになってその警告回路が遮断するように
作用することで、シートベルト未着用による負傷を防止
することができる。

また本発明の着座検出センサをＯ　Ｎ１０　Ｆ　Ｆスイ
ッチとしてではなく圧力センサとして用いた場合には、
例えばシート底面に設置し、シートに着座する者の体重
を検出し、パワーウィンド装置のモータのトルクを制御
するようにして子供の指挟み事故を防止することができ
る。

またシートの着座検出センサがらの圧力信号により乗員
の着座姿勢を判定する姿勢判断手段と姿勢判断手段によ
り乗員に警告する警告手段を備えることにより、運転者
に正しい姿勢を遵守させるよう、あるいは居眠りなどに
対して警報を発することで事故を防止することができる
。

またザイドザボーＩ・の乗員拘束ブロックに設け、着座
検出センサが受ける圧力が所定値になるように駆動手段
を制御する制御手段を備えることにより、乗員がシート
に着座すると、その乗員の体格に合致するように自動的
に間隔を調節することができる。

本発明の着座検出センサは車輌用シートのみならず、映
画館、会議室等に於いて、着座人員の管理等に用いるこ
とができる。

第７図及び第８図は本発明の第２実施例を示す図であり
、これは、下部シート１上に光導波路２を並列に複数本
敷設（７たもので、各光導波路２のそれぞれの端部を、
そこへ直接的に接続した発光および受光手段３，４およ
びリード線５，６を介して検出装置２１に接続してなる
。第９図は本着座検出センサをシート内部に組み込んだ
ものである。

ここでは各光導波路２にそれぞれ発光及び受光手段３．
４を設けたが、発光手段として面発光あるいは線発光型
のＬ　ＩＥ　Ｉ）を、受光手段としてホトダイオードア
レイ等を用いた場合には受発光手段をコンパクトにでき
るとともに配線が簡素化できる。

検出装置２１は発光手段３、例えば線発光型ＬＥ　Ｄの
駆動回路と、受光手段４、例えばボトダイオードアレイ
の信号処理回路とからなる。ここで信号処理回路は各光
導波路２に作用した外力の有無あるいは外力の大きさを
それぞれ独立に検出するものである。

このようにして構成された着座検出センサを座席シート
の着座ブロックに組み込んだ場合、乗員の着座状態を高
度に検出することができるために、例えば居眠りなどに
対する異常姿勢判定が高確度で行える他、シーＩ・形状
の自動制御システムに於い゛Ｃ乗員の体格に最適に合致
するようシー１−形状を自動調整できる。またその他、
乗員と荷物の区別や、大人と小人の判別などに於いても
極めてずぐれた判別能力を有する。

第１０図及び第１１図は、第２実施例の変形例を示ず図
で、光導波路２を７トリノクス状に配置したもので、下
側の光導波路２の列と」二側の光導波路２の列を被荷重
部材９を介して交叉させて配設したものである。このよ
うにして構成された着座検出センサにより、着座時の圧
力の有無あるいは外力を二次元的に検出することができ
る。

〔効果〕

以−Ｊ二連べたところから明らかなように、この発明に
よれば、光導波路が、いずれの方向へも極めて柔軟に、
かつ、大きく弾性変形することができるので、光導波路
の断線および塑性変形、発光および受光手段の、光導波
路からの解離などを一切もたらすことなく、外力の作用
の有無およびその大きさを極めてずぐれた感度にて検知
することができ、しかも、耐熱性、耐寒性および耐衝撃
性を著しく高めることができる。

またここでは、光導波路をゴム弾性体にて構成すること
により、繰り返し疲労を十分小さくすることができると
ともに、電磁波障害を有効に防止することができ、加え
て、装置の防爆化ならびに軽量、小型化を達成すること
ができる。さらに、センサの変形が自在なため、複雑な
形状のシー１〜にも一体的に配設できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す平面図、第２図は
分解平面図、第３図は第１図Ａ−Ａ線断面図、第４図は
光導波路の断面図、第５図は検出装置内の電気回路、第
６図はシートに組込んだ状態の斜視図、第７図は第２実
施例を示す斜視図、第８図は第２実施例の断面図、第９
図はシートに組込んだ状態の斜視図、第１０図は第２実
施例の変形例を示す斜視図〜第１１図は第１０図の断面
図である。 ２・・・・・・光導波路、 ３・−・・・・発光手段、 ４・・・・・・受光手段、 ９・・・・・・被荷重部材、 １１・・・コア材、 １２・・・クラッド材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．コア材及びクラッド材から成る光導波路を耐熱性及
   び耐衝撃性に優れた弾性材料から形成し、この光導波路
   に光を入射しこれを受ける発光手段及び受光手段を接続
   し、 着座時の荷重を受け光導波路に入射した光を遮断すべく
   光導波路を変形させる被荷重部材を光導波路の片面又は
   両面に設け、 光導波路、発光及び受光手段、被荷重部材の全体を被覆
   して成る着座検出センサ。
2. ２．前記コア材がクロロプレンゴム、ウレタンゴム、シ
   リコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレンプロ
   ピレンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、エピク
   ロルヒドリンゴムから選択された合成ゴムであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の着座検出セン
   サ。