JP2000326820A - 乗員姿勢検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乗員の姿勢を検知してエアバッグ展開時の作
動抑制を図る。 【解決手段】 ステアリング１の中央部のエアバッグパ
ッド３の裏面に、人体との距離に応じて容量が変化する
一対の電極５ａ，５ｂを配置する。この電極５ａ，５ｂ
間の容量変化を姿勢検出回路で検出して乗員の姿勢を検
出する。この検出結果に応じてエアバッグの作動を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機の
座席等に設置して乗員の姿勢を検出する乗員姿勢検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、安全上の面から車両に装備さ
れる乗員保護装置として、エアバッグ装置が使用されて
いる。エアバッグ装置は、車両が急減速したときに、こ
れを検知してインフレータを着火させ、インフレータの
内部に収容されたガス発生剤を燃焼させて、これによっ
て生じたガスを袋体に瞬間的に送り込むことにより、袋
体を瞬時に膨脹させて乗員の頭部等を衝撃から守るクッ
ションとして機能させる。このエアバッグ装置の袋体と
インフレータは、通常、運転席側にあっては、ステアリ
ングの中央のパッド内に収容され、助手席側にあって
は、ダッシュボード等に収容される。また、最近では、
側面からの衝突にも対応できるように、サイドエアバッ
グを設けたものも知られており、この場合には、ドアの
内張り内等に収容される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のエアバック装置
は、乗員の姿勢に拘わらず、エアバッグを展開している
ので、インフレータと乗員の頭部とが極めて近い状態で
エアバッグが作動することがある。この場合、エアバッ
グ展開によって乗員の頭部に大きな衝撃を与えることに
なる。このような問題を生じさせないためには、乗員と
インフレータとの距離を正確に検知する必要がある。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、乗員の姿勢を検知してエアバッグ展開時の作動抑
制を図ることができる乗員姿勢検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る乗員姿勢検
出装置は、車両の衝突時に膨脹するエアバッグの収容部
の近傍に配置されて、人体との距離に応じて容量が変化
する少なくとも一対の電極と、この電極間の容量変化を
検出して乗員の姿勢を検出する姿勢検出回路とを備えた
ことを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、エアバッグの収容部の近
傍に少なくとも一対の電極が配置され、この電極と人体
との距離が容量値として検出されるので、乗員の姿勢を
正確に判定することができる。そして、頭部等がエアバ
ックに近いときにはインフレータの作動を抑制すること
により、エアバッグの展開による頭部への衝撃を防ぐこ
とができる。

【０００７】電極が配置される場所としては、例えば車
両のステアリングの中央部のエアバッグパッドの裏面、
ダッシュボード、ドアの内張り内等が考えられる。

【０００８】なお、本発明の姿勢制御装置を用いてエア
バッグの作動制御を行うエアバッグ作動制御装置を構成
する場合には、前述した姿勢制御装置を、エアバッグの
展開制御を行うエアバッグ制御回路と組み合わせればよ
い。エアバッグ制御回路は、姿勢検出回路で乗員の頭が
エアバッグに近いと検知された場合にはエアバッグの作
動を抑制するようにエアバッグの作動を制御するもので
あればよい。

【０００９】また、座席シートのヘッドレスト又は背も
たれ部に他の一対の電極を配置し、姿勢検出回路が、ス
テアリング等に設けられた前記一対の電極とヘッドレス
ト等に設けられた他の一対の電極の容量差を検出するも
のであると、更に詳細な姿勢検出が可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図１は、この発明
に係る乗員姿勢検出装置の電極配置を説明するための図
である。自動車のステアリング１は、ホイール本体２
と、ステアリング１の中心部に設けられて図示しないエ
アバッグのインフレータ及び袋体が収容されるエアバッ
グパッド３と、両者を連結するハブ４とにより構成され
ている。この実施例では、エアバッグパッド３の裏面に
短冊状の一対の電極５ａ，５ｂが所定間隔を空けて配置
されている。

【００１１】図２は、この電極５ａ，５ｂの本体部への
電気的な接続を取るための構造を示したものである。ス
テアリング１に取り付けられた電極５ａ，５ｂ及びエア
バッグモジュール１１と、自動車本体の図示しないコン
トローラや姿勢検出回路との間は、クロックスプリング
１２によって電気的に接続される。これにより、ステア
リング１が回転中にも電極５ａ，５ｂと姿勢検出回路と
の接続が途切れない。

【００１２】図３は、電極５ａ，５ｂが接続される姿勢
検出回路の一例を示す回路図である。発振回路２１は、
一方の電極５ａに所定周波数の発信信号を供給する。電
極５ａからの発信信号は、電極５ｂで受信される。この
受信信号は、基準容量２２と、アンプ２３と、アンプ２
３の直流飽和を防止する抵抗３５，３６及び容量３７と
からなる増幅器２４で増幅される。その増幅率は、電極
５ａ，５ｂ間容量と基準容量２２との比で決まる。この
増幅器２４の出力は、アンプ２５、このアンプ２５の反
転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ接続された抵
抗２６，２７、アンプ２５の帰還経路に帰還方向に順方
向接続されたダイオード２８、アンプ２５の出力に逆方
向接続されたダイオード２９及びダイオード２９のアノ
ード側からアンプ２５の反転入力端子に至る帰還経路に
接続された抵抗３０からなる半波整流回路３１により、
半波整流される。その出力は、抵抗３２及び容量３３か
らなる平滑化回路３４によって平滑化され、電極５ａ，
５ｂ間の容量を示す直流信号として取り出される。

【００１３】この構成によれば、図４（ａ）に示すよう
に、電極５ａ，５ｂの近傍に人体が存在しないときには
所定の容量値が観測される。しかし、同図（ｂ）に示す
ように、電極５ａ，５ｂの近傍に人体４１が存在する場
合には、シャンティング電流ｉｓが発生し、見かけ上電
極５ａ，５ｂの容量を、同図（ａ）の場合よりも低下さ
せる。この容量変化を図３の検出回路で検出する。

【００１４】即ち、図３に示すように、電極５ａ，５ｂ
間容量をＣ、基準容量２２をＣｒ、増幅器２４の入力電
圧をＶinとすると、増幅器２４の出力電圧Ｖoutは、下
記数１のように表される。

【００１５】

【数１】

【００１６】従って、人体がステアリング１の中心部に
近づいて電極５ａ，５ｂ間の容量Ｃが低下すると、出力
電圧Ｖoutも低下する。これを示したのが図５のグラフ
である。このグラフは、電極と乗員との距離に対する検
出回路の出力電圧を示している。この図から明らかなよ
うに、乗員と電極とが近い場合には、検出回路の出力電
圧が大幅に低下するので、これにより乗員の姿勢を検知
することができる。

【００１７】一般に、半径ａ、長さＬの一対の棒状電極
をｄの間隔で配置したときの電極から距離ｒの位置での
電荷＋ｑによる電界Ｅ（ｒ）は、下記数２によって表さ
れる。

【００１８】

【数２】

【００１９】但し、ε₀は真空の誘電率である。よっ
て、電荷＋ｑによってできる電位差Ｖ′は、数３のよう
に表される。

【００２０】

【数３】

【００２１】−ｑにより生成される電位差も同じである
ので、

【００２２】

【数４】

【００２３】となる。よって、この電極間に電位差Ｖを
印加したときに発生する電荷ｑは、数５のようになる。

【００２４】

【数５】

【００２５】数５を数２に代入すると、

【００２６】

【数６】

【００２７】となる。±の電荷の方向を考慮し、一方の
電極から他方の電極に向かう方向の電界を考えると、

【００２８】

【数７】

【００２９】これを図示すると図６のようになる。この
図から電極間距離ｄが５〜２０cmのところでは、電極か
らの距離に対する検出精度が高く、好ましいことが分か
る。

【００３０】この実施例によれば、図７（ａ）に示すよ
うに、シート５１に着座している乗員５２の頭部５３と
ステアリング１との距離が離れている場合には、検出回
路から高い出力電圧が得られ、同図（ｂ）に示すよう
に、乗員５２が前屈みになっている状態で、頭部５３が
ステアリング１から近いときには、検出回路から低い出
力電圧が得られるので、乗員５２の姿勢を精度良く検出
することができ、エアバッグの頭部５３への衝撃を緩め
るようにエアバッグの作動を制御することが可能にな
る。

【００３１】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。例えば、図８に示すように、ステアリング１
に設けた電極５ａ，５ｂの他に、同図（ａ）に示すよう
に、ヘッドレスト５４や、同図（ｂ）に示すように、シ
ート５１の背もたれ部５５にも電極６ａ，６ｂを設ける
ことにより、更に精度の良い姿勢検出が可能になる。

【００３２】図９は、この実施例に使用される姿勢検出
回路の構成を示す図である。この場合、電極５ａ，５ｂ
による容量５と電極６ａ，６ｂによる容量６とに基づく
出力電圧を得る増幅器６１，６２が設けられる。これら
増幅器６１，６２は、それぞれ基準容量６１ａ，６２ａ
と、アンプ６１ｂ，６２ｂと、アンプ６１ｂ，６２ｂの
直流飽和防止用の抵抗６１ｃ，６１ｄ，６２ｃ，６２ｄ
及び容量６１ｅ，６２ｅとを含む。増幅器６１，６２の
出力は、アンプ６３、入力抵抗６４，６５，６６及び帰
還抵抗６７からなる差分増幅器６８で差分がとられる。
この差分と発信回路２１からの発信信号とが乗算器６９
で乗算されることにより波形がプラス方向又はマイナス
方向のいずれか一方に揃えられ、抵抗３２及び容量３３
からなる平滑回路３４で平滑化される。

【００３３】この回路によれば、人体が電極５ａ，５ｂ
から遠く、電極６ａ，６ｂから近いときには、図１０
（ａ）に示すように、増幅器６１の出力Ａが大、増幅器
６２の出力Ｂが小となり、乗算器６８の出力Ｄはマイナ
スレベルになる。また、人体が電極５ａ，５ｂから近
く、電極６ａ，６ｂから遠いときには、図１０（ｂ）に
示すように、増幅器６１の出力Ａが小、増幅器６２の出
力Ｂが大となり、乗算器６８の出力Ｄはプラスレベルに
なる。これにより、より正確に乗員の姿勢を検知するこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、エ
アバッグの収容部の近傍に少なくとも一対の電極が配置
され、この電極と人体との距離が容量値として検出され
るので、乗員の姿勢を正確に判定することができる。そ
して、頭部等がエアバックに近いときにはインフレータ
の作動を抑制することにより、エアバッグの展開による
頭部への衝撃を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る姿勢検出装置の電
極配置を説明するためのステアリングの平面図である。

【図２】 同電極が収納されるステアリングの構造を示
す分解斜視図である。

【図３】 同装置における姿勢検出回路の回路図であ
る。

【図４】 同装置における姿勢検出の原理を説明するた
めの図である。

【図５】 同装置における電極と乗員の距離と検出回路
の出力電圧との関係を示すグラフである。

【図６】 同装置における電極と乗員との距離毎の電極
間間隔と電界強度との関係を示すグラフである。

【図７】 乗員の姿勢を説明するための図である。

【図８】 本発明の他の実施例に係る姿勢検出装置の電
極配置を説明するための図である。

【図９】 同実施例で使用される検出回路の回路図であ
る。

【図１０】 同回路の各部の波形図である。

【符号の説明】

１…ステアリング、３…エアバッグパッド、５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂ…電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 一弥 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 大庭 清嗣 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 小金井 幸雄 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 照沼 一郎 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 AA37 AA50 BA29 DA01 DA05 HA01 HA11 KA01 3D054 AA07 AA13 EE11 EE27 FF16

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の衝突時に膨脹するエアバッグの収
   容部の近傍に配置されて、人体との距離に応じて容量が
   変化する少なくとも一対の電極と、 これら電極間の容量変化を検出して乗員の姿勢を検出す
   る姿勢検出回路とを備えたことを特徴とする乗員姿勢検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記一対の電極は、車両のステアリング
   の中央部のエアバッグパッドの裏面に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の乗員姿勢検出装置。
3. 【請求項３】 座席シートのヘッドレスト又は背もたれ
   部に他の一対の電極を配置し、前記姿勢検出回路は、前
   記エアバックパッドの裏面に配置された一対の電極と前
   記ヘッドレスト又は背もたれ部に配置された他の一対の
   電極との容量差を検出するものであることを特徴とする
   請求項２記載の乗員姿勢検出装置。