JP2000335362A - 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。一対の電極５ａ，５ｂは、同心円状の電極パター
ンとなっている。

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、
前記一対の電極が、円状の電極とこれを取り囲む環状の
電極とを同心円状に配置してなるものであることを特徴
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】本発明は、特に前記一対の電極が同心円状
の電極パターンを有しているので、電極の側面に人体が
位置したときの影響を受け難い。このため、例えば電極
がステアリングに設けられている場合、ステアリング操
作時に運転者の手に電極が感応して誤動作するようなこ
とがなく、頭部や胸部のみを正確に検出することが可能
になる。

【０００９】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。

【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
円形の電極５ａと、これを取り囲む円環状の電極５ｂと
が所定間隔を空けて同心円状に配置されている。

【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
トローラや乗員検出回路との間は、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の近傍に人体等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、電極５
ａ，５ｂの容量を、見かけ上同図（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】Ｖout＝（Ｃ／Ｃｒ）Ｖin

【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】ところで、図６に示すように、電極５
ａ′，５ｂ′をそれぞれ短冊状として隣接配置すると、
電極５ａ′，５ｂ′間に発生する電界の一部が、電極対
向方向（図ではＸ方向）と直交する方向（図ではＹ方
向）に漏れるため、この漏れた電界によって、電極の側
方に位置する人体、例えばハンドルを持つ運転者の手等
が人体の頭部や胸部であると誤検出されてしまうことが
ある。また、電界分布がＸＹ方向で異なるため、ステア
リング１の回転角によって検出精度が変わってしまうと
いう問題もある。この点、本実施例の電極５ａ，５ｂ
は、図７に示すように、同心円状の電極パターンを有し
ているので、電極５ａ，５ｂ間に電界が閉じこめられ、
側方に対する影響を排除すると共に、回転角による検出
精度のバラツキも抑制することができる。なお、本実施
例の電極５ａ，５ｂは、図７（ａ）に示すように、中心
から外側に向かう電界を形成するように中心の電極５ａ
を外側の電極５ｂよりも高い電位としても良いし、同図
（ｂ）に示すように、外側から中心に向かう電界を形成
するように中心の電極５ａを外側の電極５ｂよりも低い
電位としても良い。

【００１８】図８は、図６，図７のＸ，Ｙ，Ｚ方向（但
し、Ｚ方向は紙面に直交する方向）から人体が近づいた
ときの電極間容量の変化を測定したグラフであり、同図
（ａ）は、図６の電極、同図（ｂ）は図７の電極の電極
間容量をそれぞれ示したものである。このグラフから明
らかなように、同心円上の電極パターンは、矩形状の電
極パターンに比べ、Ｘ，Ｙ方向にほぼ同じ感度を有し、
且つＸ，Ｙ方向から近づいた人体の影響をあまり受けな
いことが分かった。

【００１９】図９は、図６，図７の電極について、各方
向において人体が同一距離にある時、Ｚ方向での変化量
に対する、Ｘ，Ｙ方向の変化量の割合を表している。同
図（ａ）はＺ方向での変化量に対するＸ方向での変化量
の割合を、また同図（ｂ）はＺ方向での変化量に対する
Ｙ方向での変化量の割合をそれぞれ示している。この図
から明らかなように、本実施例の電極５ａ，５ｂでは、
Ｚ方向に対するＸ，Ｙ方向の変化量の割合が、図６の比
較例に比べて小さくなっており、本実施例の電極構造
は、比較例の電極構造に比べて指向性が高いことが確認
できた。

【００２０】

【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
されてこの電極と人体との距離が容量値として検出さ
れ、しかも電極が同心円状の電極パターンとなっている
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】 比較例の電極パターンを示す図である。

【図７】 本実施例の電極パターンを示す図である。

【図８】 各方向の距離に対する静電容量の変化率を比
較例と実施例とで示すグラフである。

【図９】 Ｚ方向に対するＸ，Ｙ方向での変化量の割合
を比較例と実施例とで示すグラフである。

【符号の説明】 １…ステアリング、３…エアバッグパッド、５ａ，５
ｂ，５ａ′，５ｂ′…電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 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 BA29 DA01 DA05 HA01 HA12 KA01 ZA01 3D030 DB47 3D054 AA02 AA03 AA06 AA07 AA13 AA14 AA17 EE11 EE20 EE29 EE31 FF20

Claims (2)

【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、 前記一対の電極が、円状の電極とこれを取り囲む環状の
   電極とを同心円状に配置してなるものであることを特徴
   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。