JP4315388B2 - 乗員検知システム - Google Patents

Description

本発明は、車両において乗員の座席への着席を検知する乗員検知システム、特に座席が被水したときでも検知性能が低下しないものに関する。

車両の衝突時などに乗員を重大事故から保護するために乗員保護装置（エアバッグ装置、シートベルト装置）等が装備されている。エアバッグ装置は衝突時に袋体を展開させて、座席に座った乗員がインパネなどに衝突するのを防止するもので、乗員が着席している場合に展開させてこそ意味がある。車両の走行時運転席には必ず乗員（運転者）が着席しているが、助手席に乗員（同乗者）が着席しているとは限らない。そこで同乗者が着席時のみ助手席用エアバッグを作動させるために助手席に乗員（着席）検知システムを設ける場合がある。

乗員検知システムとしては静電容量式センサを利用する場合が多く（特許文献１参照）、例えば、図８に示すように、絶縁性のフィルム部材（不図示）の上面に第１電極（高電位電極）１００を配置し、車体ＧＮＤ１０８に接続した金属製の座席フレーム１０２を第２電極（低電位電極）としている。車体ＧＮＤ１０８と第１電極１００との間に配置された駆動部１０４が高周波電圧を印加して微弱な電界を形成する。電界内に乗員の下半身が位置する着席時と位置しない空席時とで静電容量が変化し、その変化を電流計１０６で検出することにより着席又は空席を検知する。
特開平１１−２７１４６３号公報

ところで、乗員が飲料水を座席にこぼしたり、窓又はドアの開放時に雨水が車内に進入することがある。上記従来の乗員検知システムは座席の被水に対する対策が施されていない。そのため、こぼした飲料水や、進入した雨水（以下「水」と呼ぶ）が多いときなどは、座席の表皮材から内部にしみ乗員検知用電極に達することがある。水の比誘電率は空気のそれよりも大きいので、水が乗員検知用電極に達すると乗員の下半身と乗員検知用電極との間の間隔が変化し、乗員検知用電極の面積が拡大したのと同等の効果を持つ。その結果、進入した水が乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を変化させ、例えば空席時に着席と判断されることがある。

なお、例えば特開２００２−３５０２５０号公報は座席に設ける感圧センサの防水対策に関する技術を示す。しかし、本発明が採用する静電容量式センサは水の進入による影響が相当大きいのに対して、公開公報の感圧センサでは水の進入による影響はそれ程大きくない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、乗員の座席への着席を確実に検知でき、しかも座席への被水による乗員検知用電極等の誤作動が防止された乗員検知システムを提供することを目的とする。

（イ）請求項１に記載したように、本発明による乗員の座席への着席を検知する乗員検知システムは、座席内に埋設され着席を検知する静電容量式乗員検知用電極と、座席の上面に取り付けられた表皮材と、表皮材において、少なくとも乗員検知用電極を覆う覆い部分の上面に取り付けられた導電布表皮材と、乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間に電圧を印加する駆動部と、乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出する検出部と、を備えている。

請求項２の乗員検知システムは、表皮材の下面全体に導電性ウレタンが取り付けられている。請求項３の乗員検知システムは、乗員検知用電極に対向して配置され、着席時の乗員検知用電極と車両ＧＮＤに導通された座席フレームとの間の静電容量から、非着席時の乗員検知用電極と座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極を含む。

（ロ）以下、本発明の乗員検知システムの構成要素の種々の態様を説明する。

ａ．車両の座席には運転席又は助手席の座席が含まれる。乗員検知用電極は乗員の座席への着席を検知するもので、例えば助手席の座部の上面に埋設される。

ｂ．表皮材
表皮材は座席の上面を覆うもので一般に布又は革から成る。本発明では、表皮材のうち少なくとも乗員検知用電極を覆う覆い部分を導電化する。導電化のためには覆い部分の上面側に導電布表皮を配置し又は導電性糸（ケーブル）を縫い込み、表皮材の下面全体に導電性ウレタンを配置することができる。導電化された覆い部分は実質的に乗員検知用電極の一部を構成する。なお、表皮材の上面に取り付けた導電布表皮は、表皮材に導電性を付与するとともに、表皮材の外観を向上させる。また、表皮材の下面全体に取り付けた導電性ウレタンは、乗員検知用電極と導電布表皮との間で、導電布表皮が乗員検知用電極と同様の働きをすることを可能にする。

ｃ．駆動部、検出部、容量低減電極
駆動部は乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間に電圧を印加する。乗員検知用電極を高電位に、容量低減電位を低電位に駆動しても良いし、その反対に駆動しても良い。ここで、「高電位」とは駆動部の出力側を意味し、低電位とは検出部の入力側を意味する。また、容量低減電極を含む場合、容量低減電極と車両ＧＮＤとは同電位となるように駆動する。検出部は乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出する。なお、容量低減電極を含む場合、容量低減電極と車両ＧＮＤとは同電位なので、この両者間の静電容量は検出されない。容量低減電極は必要に応じて乗員検知用電極に対向して配置され、乗員検知用電極と同じ形状を持ち、車両ＧＮＤと同電位に駆動される。着席時の乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量から、非着席時の乗員検知電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を低減する。

本発明の乗員検知システムによれば、乗員検知用電極、駆動部及び検出部により座席への乗員の着席、非着席を正確に検知できる。また、表皮材の覆い部分の上面に取り付けられた導電布表皮材が、乗員検知用電極を覆っているので、座席が被水したときは覆い部分が乗員検知用電極の一部をなし、誤作動が防止される。請求項２の乗員検知システムによれば、表皮材の覆い部分が容易かつ確実に導電化できる。請求項３の乗員検知システムによれば、空席時の静電容量が除去されるので、着席による静電容量のみを検出し、正確な着席判定が可能となる。

以下、本発明の最良の形態による乗員検知システムについて説明する。

＜実施形態＞
（イ）構成
図１に示すように、助手席１０は座部１２及び背もたれ部１９から成る。座部１２は車両ボディに固定され、背もたれ部１９が座部１２に対して回動可能に軸支されている。座部１２は座席フレーム１３、クッション材１４及び表皮材１５を含み、金属製で骨格を形成する座席フレーム１３に発砲樹脂等からなるクッション材１４が取り付けられ、クッション材１４の上面を表皮材１５が覆っている。表皮材１５とクッション材１４との間に、次述するシート形体の電極ユニット２０が介装される。背もたれ部１９はその骨格を成す座席フレーム１９ａを含む。なお、表皮材１５の上面に撥水処理を施しても良い。

図２及び図３に示すように、電極ユニット２０はフィルム部材２２、乗員検知用電極２５、空席容量低減電極３０、及びシールドワイヤ３７等を備える。尚、図３では説明の便宜上、フィルム部材２２、乗員検知用電極２５、容量低減電極３０を上下方向に誇張して示し、また乗員検知用電極２５の銀電極部、容量低減電極３０の銀電極部及びフィルム部材２２の図示を省略している。

フィルム部材２２は、電気的絶縁性材料であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成り矩形状を有する。乗員検知用電極２５はフィルム部材２２の上面の中央部に形成され、カーボン電極部２６と銀電極部２７とを備えている。カーボン電極部２６及び銀電極部２７はともに矩形枠状を呈する。また、フィルム部材２２の下面に乗員検知用電極２５と対向するように形成された容量低減電極３０は、カーボン電極部３１と銀電極部３２とを備えている。カーボン電極部３１及び銀電極部３２はともに矩形枠状を呈する。

図４に示すように、乗員検知用電極２５の上方に位置する表皮材１５の中央部（覆い部分）１６の上面に導電布表皮１７が取り付けられ、導電布表皮１７は乗員検知用電極２５を十分に覆うような矩形形状を持つ。また、表皮材１５の下面と電極ユニット２０との間に、表皮材１５とほぼ同じ大きさの導電性ウレタン１８が取り付けられている。

なお、表皮材１５の上面に導電布表皮１７を取り付けたのは、導電性の付与及び布から成る表皮材１５との外観上の調和を考慮したためである。また、表皮材１５の下面全体に導電性ウレタン１８を取り付けたのは、乗員検知用電極２５と導電布表皮１７との間において被水時に、導電布表皮１７に乗員検知用電極２５と同様の働きを確保するためである。

助手席１０の裏側にシールドワイヤ接続コネクタ３５及び外部接続コネクタ３６が配置されている。乗員検知用電極２５及び容量低減電極３０は、助手席１０のクッション材１４に穿設された連通孔（不図示）を介して、シールドワイヤ接続コネクタ３５に結線されている。シールドワイヤ接続コネクタ３５と外部接続コネクタ３６との間がシールドワイヤ３７により連結され、外部接続コネクタ３６に乗員検知ＥＣＵ４０が接続されている。

乗員検知ＥＣＵ４０は車両フロアに設置され、シールドワイヤ３７を介して電極ユニット２０と接続されている。乗員検知ＥＣＵ４０は、電流検出回路５０、駆動回路４５及びＡ／Ｄ変換器（不図示）を含むＣＰＵと、通信インターフェイスとを備えている。座部１２の表皮材１５、乗員検知用電極２５，容量低減電極３０、駆動回路４５及び電流検出回路５０が乗員検知システム５５を構成する。

図５に示すように、乗員検知用電極２５から延び駆動回路４５が配置された配線２６と、容量低減電極３０から延びた配線３１、及び車両ＧＮＤ４２から延び電流検出計５０が配置された配線４３とが、接続点２８で接続されている。見方を変えれば、乗員検知用電極２５と容量低減電極３０との間に駆動回路４５が配置され、容量低減電極３０と車両ＧＮＤ４２との間に電流検出回路５０が配置されている。

（ロ）作用
次に、本実施形態の作用について説明する。図５において、助手席１０への乗員（同乗者）の着席時は表皮材１５の上に乗員の身体の下半身Ｂが着席しており、乗員検知用電極２５と座席フレーム１３との間に下半身Ｂが介在する。従って、駆動回路４５が高周波低電圧を発生すると、乗員検知用電極２５が高電位即ち駆動回路４５の出力側に駆動され、車両ＧＮＤ４２及び容量低減電極３０は低電位即ち電流検出回路５０の入力側に駆動される。乗員検知用電極２５〜下半身Ｂ〜車両ＧＮＤ４２に静電容量Ｃｂが形成され、車両ＧＮＤ４２と乗員検知用電極２５との間を流れる電流が電流検出回路５０で検出される。

また、容量低減電極３０は駆動回路４５で車両ＧＮＤ４２と同電位（低電位）に駆動されるので、車両ＧＮＤ４２〜容量低減電極３０間には静電容量は発生しない。なお、容量低減電極３０〜乗員検知用電極２５間に静電容量Ｃｏが発生するが、電流検出回路５０では検出されない。

助手席１０に座った同乗者が座部１２に水をこぼしても、表皮材１５の中央部１６の上面に導電布表皮１７が、表皮材１５の下面全体に導電性ウレタン１８がそれぞれ取り付けられている。つまり、乗員検知用電極２５の上方に位置する中央部１６は導電化され、乗員検知用電極２５の一部を構成している。従って、例え導電布表皮１７及び導電性ウレタン１８に水が到達しても、乗員の下半身Ｂと乗員検知用電極２５との間の誘電率や距離は実質的に変化せず、これらで形成されるコンデンサの静電容量も変化しない。

（ハ）効果
この実施形態の乗員検知システム５５によれば、以下の効果が得られる。第１に、助手席１０への乗員の着席を電極ユニット２０の乗員検知用電極２５や、乗員検知ＥＣＵ４０の駆動回路５０及び電流検出回路４５等により確実に検知できる。また、着席時の静電容量Ｃｂから空席容量Ｃｏが低減（除去）されるので、乗員検知用電極２５〜下半身Ｂ〜座席フレーム１３間の静電容量Ｃｂに基づき、乗員の着席を正確に検知できる。これらに関連して、電極ユニット２０はシート状なので、フィルム部材２２の上面及び下面に乗員検知用電極２５及び容量低減電極３０を容易に形成できる。

第２に、たとえ座部１２が被水したときでも、乗員検知用電極２５などにより乗員の着席を正確に検知できる。表皮材１５の上面の中央部１６に取り付けた導電布表皮１７、及び下面に取り付けた導電性ウレタン１８が実質的に乗員検知用電極２５の一部として作用するので、乗員の下半身Ｂと乗員検知用電極２５との間の誘電率や距離が変化しないからである。

＜関連発明＞
図６に示す第１関連発明では、座席１２の表皮材６０の中央部（覆い部分）６２に撥水処理が施されている。具体的には、表皮材６０のうち、乗員検知用電極２５の上方に位置する覆い部分６２の上面にテフロン（登録商標）を塗布して撥水処理を施している。表皮材６０の下側に導電性ウレタン１８が取り付けられている。

この第１関連発明によれば、例え座席１２が被水しても、水は撥水処理された表皮材６０ではじかれくぼみ６３内に溜まり、表皮材６０の内部にしみこんで乗員検知用電極２５に至ることはない。こうして、乗員検知用電極２５の誤動作が防止される。

図７に示す第２関連発明では、座部１２の平面視で乗員検知用電極２５を外れた位置に、表皮材８０、導電性ウレタン８１、クッション材１４及び座席フレーム１３を貫通して、複数本のパイプ８４が上下（垂直）方向に挿入されている。パイプ８４の中空部で区画される水抜き孔８５の上端８５ａは座部１２の上面８８ａに開口し、下端８５ｂは座部１２の下面８８ｂに開口している。

この第２関連発明によれば、例え座席１２が被水しても、水はくぼみ８３内に溜まらず、水抜き孔８５を通して座部１２の下方に排水され、表皮材８０の内部にしみこんで乗員検知用電極２５に至ることはない。こうして、乗員検知用電極２５の誤動作が防止される。

本発明の最良の形態の実施形態（乗員検知システム）を示す全体説明図である。 乗員検知用電極及び容量低減電極を含む電極ユニットの平面図である。 図２の３−３断面図である。 座部の表皮材及びその周辺の拡大断面図である。 乗員検知システムの回路説明図である。 第１関連発明を示す要部断面図である。 第２関連発明を示す要部断面図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１０：座席 １２：座部
１５：表皮材 １７：導電布表皮
１８：導電性ウレタン ２０：電極ユニット
２５：乗員検知用電極 ３０：容量低減電極
４２：車両ＧＮＤ ４５：駆動部
５０：検出部

Claims (3)

1. 乗員の座席（１０）への着席を検知する乗員検知システム（５５）であって、
   前記座席内に埋設され着席を検知する静電容量式乗員検知用電極（２５）と、
   前記座席の上面に取り付けられた表皮材（１５）と、
   前記表皮材において、少なくとも前記乗員検知用電極を覆う覆い部分（１６）の上面に取り付けられた導電布表皮材（１７）と、
   前記乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間に電圧を印加する駆動部（４５）と、
   前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出する検出部（５０）と、
   を備えたことを特徴とする乗員検知システム。
2. 前記表皮材の下面全体に導電性ウレタン（１８）が取り付けられている請求項１に記載の乗員検知システム。
3. 前記乗員検知用電極に対向して配置され、着席時の前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤに導通された座席フレームとの間の静電容量から、非着席時の該乗員検知用電極と該座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極（３０）を含む請求項２に記載の乗員検知システム。

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