JPH09295552A - 乗員検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な原理、簡単な構成で容易に荷物と人間
とを識別できる乗員検出装置を提供する。 【解決手段】 車体側に取り付けられた超音波発生器に
よって椅子の上方空間に定常波を発生させ、かつその定
常波の発生領域内に超音波受信器を配置し、前記椅子に
座る乗員の動きに伴う前記受信器の出力の変化に基づい
て、前記乗員の存在を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両等の座席に
乗員が座っているか否かを検出するための乗員検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、この発明に係る乗員検出装置の説
明をする前に、この発明の乗員検出装置に係るエアバッ
グ装置等の車両用乗員保護装置について図１４に基づい
て説明する。すなわち、図１４に示すものは重大事故
（乗員に大きな傷害等を与える事故）時に運転席と助手
席との両方のエアバッグが展開するように設けられた車
両用乗員保護装置を示すもので、車両の前後方向に発生
する衝突に伴う加速度信号を加速度センサ１からエアバ
ッグ展開制御回路２に入力し、そこで入力した加速度信
号の大きさ及び持続時間等に基づいて衝突判断を行い、
重大事故と判断した場合には、運転席用の第１雷管３に
点火電流を供給して点火駆動し、運転者を保護するエア
バッグを展開せしめると共に、展開タイミング制御回路
４を介して助手席用エアバッグ展開用の第２及び第３雷
管５、６を異なるタイミングで点火駆動して、助手席に
着座している助手席用エアバッグを展開せしめる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き車両用乗員保護装置にあっては、例えば同乗者を乗
せずに運転者が一人で運転しているときに衝突事故を起
こした場合にも、助手席に誰も座っていないにも拘ら
ず、第１、第２及び第３雷管３、５、６の全てに点火電
流が供給されてしまうために、車両を修理して再使用す
る場合には、車両用乗員保護装置を部分的に交換する訳
にはいかずに、インストルメントパネルを含めて多くの
部品を交換しなくてはならず、そのために修理コストが
高くなるという課題があった。

【０００４】そこで、米国等においては、例えば助手席
に乗員がいないときには、助手席用エアバッグを展開さ
せないシステムのものは、すでに保険会社が保険料を安
くするような動きがでており、日本の業界の流れも助手
席に乗員がいないときには助手席用のエアバッグを展開
させないようにしようとする方向に動きつつある。そこ
で問題となるのは、助手席に座ると荷重でオンするスイ
ッチ、例えば機械式の着座スイッチ、座席の上に座布団
のように敷くシート状のスイッチ板等が現在のところ考
えられているが、これらの荷重によって作動するスイッ
チのものは、荷物と人間とを区別できないという点であ
った。

【０００５】そこで、この発明は、上記課題を鑑みてな
されたもので、簡単な原理、簡単な構成で容易に荷物と
人間とを識別できる乗員検出装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る乗員検出
装置は、車体側に取り付けられた音波発生器によって椅
子との間に定常波を発生させ、かつその定常波の発生領
域内に音波受信器を配置し、前記定常波の発生領域内の
物体の動きに伴う前記音波受信器の出力の変化に基づい
て、前記乗員の存在を検出する。

【０００７】この発明によれば、座席に人間が座ってい
れば、人間は荷物と違い必ず動くので、車両側と人間と
の間に定常波を形成しておくことにより、人間が動く
と、車両側（センサ側）と人間との定常波の波数が変化
するので、それを音波受信器で検出することによって座
席に存在するものが人間なのか又は物であるのかを容易
に検出できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．この発明の実施の一形態を図１から図９
に基づいて説明する。図１から図４はこの発明の原理を
説明するための図である。まず、図１において、１０は
図８、図９に示すように助手席に対向して配置されたグ
ローブボックス３０の上側に設けられたエアバッグモジ
ュール３１に一体的に設けられた超音波発生器で、この
超音波発生器１０は一定周波数ｆ0 （Ｈｚ）の発振器１
１によって駆動され、助手席３２の背もたれ３２ａ中央
部に向けて超音波を発射する。一方その発射された超音
波は、助手席３２の背もたれ３２ａ、または助手席３２
に座った乗員１４の体によって反射されて、前記超音波
発生器１０と助手席３２の背もたれ３２ａ、または助手
席３２に座った乗員１４の体との間に定常波１３を発生
する。

【０００９】なお、前記発振器１１は、助手席３２側の
ドアが閉じられ、ドア状態スイッチ（図示せず）がオフ
状態からオン状態に切り換えられることによって、発振
を開始し、その後、後述の判断回路２２によって人間が
助手席に座っていると判断されると、それを示す信号を
判断回路２２から電源回路２４が受け、電源回路２４か
らの給電が停止されて発振器１１は発振を停止する。

【００１０】すなわち、超音波発生器１０で発生された
一定周波数ｆ0 の超音波は、超音波発生器１０と助手席
３２に座った乗員（図１に太い実線で示されるＢ状態の
乗員）１４との間で定常波を形成するので、その定常波
がその乗員１４がＢ位置から体を前方のＣ位置まで前か
がみをして曲げた場合に定常波がどのように変化し、そ
の変化をどのように検出するかを以下に説明する。な
お、乗員は体の表面が凸凹し、また助手席３２の背もた
れ３２ａは、通常斜めの姿勢にあるので、必ずどこかで
定常波が発生している。まず、図１において超音波発生
器１０の位置Ｘ１とＢ状態の乗員１４の体の位置Ｘ２と
の間に図２（Ａ）に示すような定常波１３が発生し、そ
の超音波発生器１０の位置Ｘ１とＢ状態の乗員１４の体
の位置Ｘ２との間には、超音波発生器１０の位置Ｘ１を
基準として所定間隔（周波数と音速との関係で決まる）
Ｔ０毎に定常波１３の節（または腹）が位置する。

【００１１】ここで、乗員１４が体を前方に曲げてＣ状
態にすると（図１に二点鎖線で示されている）、超音波
発生器１０の位置Ｘ１とＣ状態の乗員１４の体の位置Ｘ
３との間に形成される定常波１３は図２（Ｂ）に示され
るように定在する波の数が減り（図２では１つ減る）、
その減った分の信号（図１（Ｃ））が超音波受信器１２
によって受信され、乗員１４がＢ状態からＣ状態（また
はＣ状態からＢ状態に）に変化する間に、超音波受信器
１２から図２（Ｃ）に示す信号が得られる。

【００１２】次に、乗員１４が助手席３２を前方にスラ
イドさせた場合について、図３及び図４に基づいて説明
する。すなわち、超音波発生器１０から発生された一定
周波数の超音波は助手席３２に座った乗員（図３に太い
実線で示される）１４との間に定常波１３を発生させ
る。

【００１３】そのために、符号Ｂで示す状態の乗員１４
が体を位置Ｘ２から前方にスライドさせてＣ状態の位置
Ｘ４に移動すると（図３に二点鎖線で示される）、超音
波発生器１０の位置Ｘ１とＣ状態の乗員１４の体の位置
Ｘ４との間に定在する波の数は４つ減り、その４つ分の
信号が超音波受信器１２によって受信され、乗員１４が
Ｂ状態からＣ状態に変化する間に、超音波受信器１２は
図２（Ｃ）に示す信号が得られる。

【００１４】次に、上記原理に基づいて超音波受信器１
２によって受信された信号の電気的処理方法を図５に基
づいて説明する。乗員１４が助手席３２を前後方向に移
動させたり、また乗員１４が姿勢を前後方向に変化させ
ることによって、例えば図６（Ａ）に示す波を超音波受
信器１２が受信すると、超音波受信器１２からの出力信
号は増幅回路１６で増幅された後、バンドパスフィルタ
１７に供給される。バンドパスフィルタ１７は、前記乗
員１４の変位に伴う信号成分のみを抽出する（図６
（Ｂ）参照）ように周波数帯域が設定されている。１８
は絶対値回路で、前記バンドパスフィルタ１７で抽出さ
れた信号の絶対値をとる（図６（Ｃ）参照）。

【００１５】１９はシュミット回路で、前記絶対値回路
１８から出力される正弦波信号をパルス信号（図６
（Ｄ））に変換してカウンタ２０で計数する。２１は距
離算出回路で、前記カウンタ２０での計数値に基づいて
乗員の移動量（または変位量）を算出する。すなわち、
この移動量は、（音速÷超音波周波数）×計数値によっ
て算出される。

【００１６】２２は判断回路で、前記距離算出回路２１
で距離が算出される毎に、その移動に要した時間、すな
わち超音波信号が受信されてから受信が停止する（また
は停止したと判断考えられる時点）までの間に要する時
間を計時回路２５からの計時信号に基づいて求め、それ
らの求められた人間の一動作による移動量とそれに要し
た時間とを時系列的に並べて、パターン記憶回路２３に
記憶されたパターンと比較することによって助手席の乗
員の動きなのか、または助手席に置かれたものがブレー
キ操作等によって発生した加速度等の外力によって動い
たときの動きなのか否かを判断し、助手席に乗員がいな
いと判断すると、その結果を図７に示すスイッチ回路２
６の制御端子Ｘに供給してスイッチ機能をオフし、かつ
電源回路２４をオフせしめる信号を出力する。また助手
席に乗員がいると判断するとスイッチ機能をオンする。

【００１７】次に上記構成のものの作動を説明する。例
えばドアが閉じられ、かつ走行のためにイグニッション
スイッチが閉成されると、電源回路２４から各回路に電
源が供給され、超音波発生器１０が一定周波数ｆ0 の超
音波を、グローブボックス３０の上側のインストルメン
トパネル内に配置された超音波発生器１０から助手席３
２の背もたれ３２ａに向けて発する。そこで、例えばそ
の助手席３２に乗員１４が座っていて前後方向に移動す
ると、超音波受信器１２からその移動量に比例した波数
の正弦波信号が検出され（図６Ａ）、カウンタ２０で計
数された後、距離算出回路２１で距離が算出され、判断
回路２２でパターン記憶回路２３で記憶されたパターン
と比較されて、助手席３２に乗員がいると判断した場合
には図７に示すスイッチ回路２６の制御端子Ｘにオン信
号を供給してスイッチをオン状態にして助手席側のエア
バッグの雷管５、６を、展開タイミング制御回路４から
の出力に基づいて駆動可能にする。なお、図８及び図９
において、３０ａはグローブボックスの蓋体，３１は図
７に示す回路とその実装を行うためのエアバッグモジュ
ール、３１ａはエアバッグが飛び出してくるための開口
を封止する蓋体、３３はステアリングメンバである。

【００１８】実施の形態２．この発明による実施の他の
形態を図１０から図１３に基づいて説明する。この実施
の形態２は、上記実施の形態１が超音波発生器１０及び
超音波受信器１２を用いて超音波の送信と受信とを別々
に行っているのに対して、図１０にその概要を示すよう
に１つの超音波素子１５のみで行うものである。すなわ
ち、この実施の形態２では、超音波素子１５をその固有
の共振周波数ｆ0 で駆動したときの音響インピーダンス
の変化を利用するもので、この音響インピーダンスの電
気的等価回路は、図１１及び図１２に示すもので、定常
波１３が発生しているときには図１１に示すように抵抗
４０ａと可変音響インピーダンス４０ｂとの直列回路か
ら構成され、また定常波が発生していないときには、図
１２に示すように抵抗４０ａと可変音響インピーダンス
４０ｂとコンデンサ４０ｃとコイル４０ｄとの直列回路
から構成されており、双方の差を図１３に示すブリッジ
回路４１を用い、検出することによって定常波１３が超
音波発生器１０と助手席３２との間に発生しているか否
かの判断が可能になる。

【００１９】すなわち、この検出のための回路を図１３
に基づいて説明する。超音波発生器１０は、３つの抵抗
５１ａ，５１ｂ，５１ｃと共に接続されることによって
ブリッジ回路５１を構成し、発振器１１からこの超音波
発生器１０の固有の共振周波数ｆ0 の正弦波信号が供給
されている。またこのブリッジ回路５１の出力端のそれ
ぞれには半波整流回路を構成するダイオード５２、５３
と、その整流出力を積分する第１及び第２積分回路５
４、５５が直列接続され、それらの積分出力が比較回路
５６に供給され、定常波がたつ度に１つのパルス出力を
判断回路５７に供給している。判断回路５７は、パルス
が１つ供給される度に、助手席３２の前で物体が所定の
距離変位したとし、そのパルス数及びその発生頻度を判
断することによって（所定時間当たりのパルス数が一定
数以上ある。また単位時間当たりの発生頻度が一定回数
以上ある）、物体が乗員であるのか、またブレーキ等に
よって荷物が変位したのかを判断する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
助手席にものが置いて有るのか、または人がいるのかを
簡単な構成のもので、容易に検出できるという効果が発
揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による乗員検出装置の実施の一形態を示
す動作原理説明図である。

【図２】図１の作動を説明するための波形図である。

【図３】本発明による乗員検出装置の他の動作原理説明
図である。

【図４】図３の作動を説明するための波形図である。

【図５】図１及び図３に示す本発明に係る乗員検出装置
の回路ブロック説明図である。

【図６】図５の回路ブロック説明図の動作を説明するた
めの波形説明図である。

【図７】本発明による乗員検出装置をエアバッグ装置等
の車両用乗員保護装置に応用したときの実施例を示す回
路ブロック説明図である。

【図８】助手席に対向して配置されたグローブボックス
を示す車両内部の斜視図である。

【図９】超音波発生器１０及び超音波受信器１２が車両
に設けられている状態を説明するためのインストルメン
トパネルの断面説明図である。

【図１０】本発明に係る乗員検出装置の他の実施の形態
を説明するための概要説明図である。

【図１１】本発明に係る乗員検出装置の他の実施の形態
を説明するための超音波素子の電気等価回路図である。

【図１２】図１１における超音波素子が定常波を発生し
ているときの超音波素子の電気等価回路図である。

【図１３】本発明に係る乗員検出装置の実施の他の形態
を示す回路ブロック説明図である。

【図１４】従来の車両用乗員保護装置の大まかな構成を
説明するための回路ブロック説明図である。

【符号の説明】

１ 加速度センサ ２ エアバッグ展開制御回路 ３，５，６ 雷管 ４ 展開タイミング制御回路 １０ 超音波発生器 １１ 発振器 １２ 超音波受信器 １３ 定常波 １４ 乗員 １８ 絶対値回路 ２０ カウンタ ２１ 距離算出回路 ２２ 判断回路 ２６ スイッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体側に取り付けられた音波発生器によ
   って椅子との間に定常波を発生させ、かつその定常波の
   発生領域内に音波受信器を配置し、前記定常波の発生領
   域内の物体の動きに伴う前記音波受信器の出力の変化に
   基づいて、前記乗員の存在を検出することを特徴とする
   乗員検出装置。