JP5654475B2 - 座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用座席ヒーターおよび乗員センサーシステムに関し、特に、座席ヒーターと乗員センサーを組合せた構成要素を有した構造に関する。

なお、本願は、2008年12月3日に出願された米国仮出願第61/119,511号および2009年7月20日に出願された米国出願第61/226,879号の優先権を主張する。

乗員が着席している座席を加熱して乗員の快適性を改善するために、自動車では様々なタイプの座席ヒーターが用いられている。自動車の座席ヒーターは、強く耐久性があり延伸することなく撓んで、ヒーターを構成する導体配線の完全性が維持されなければならない。撓み、温度変化、湿気に耐える可撓性基板上に自己制御式のヒーターを設けることが公知となっている。自動車用座席ヒーターの一例は、例えば、米国特許第6,884,965号や第7,202,444号に記載されている。これら特許に開示の座席ヒーターは、公知のように高分子厚膜印刷工程によって形成することができる。

乗員センサーは、座席に乗員が着席したり乗員が座席を交代したときに、全ての乗員がシートベルトをしているか否かを検知するために、既に自動車のパッセンジャーコンパートメントに組込まれてきている。一層高機能の乗員センサーには、乗員の着席状況に応じて自動車のエアバッグを作動させたり或いは作動不能としたものもある。エアバッグシステムの展開特性は、検知された乗員の質量に応じて制御、変更できるようにし、子供や小柄な大人のために大柄な乗員とは異なるように作動させるようにすることもできよう。異なるタイプのセンサーシステムが利用されてきた。質量の差異についてのみ識別し、例えば、小さな子供と座席に置かれた同じような質量の物とを区別できない乗員センサーがある。本明細書では静電容量式と称する一層高機能の乗員センサー技術は、電界画像技術を用いて乗員を判断し自動車の座席上の人と物品または物とを区別する。第１のプレートとして作用する柔軟なアンテナを自動車の座席に配置して、自動車の天井、フロントガラスその他の構造体に配置した第２のプレートから離間させ、内側に電界を形成する平行なコンデンサーに電荷分離を作る。離間配置されたプレートの間に分極した誘電材料を配置することによって、電界は弱くなり静電容量が増加する。人や物がプレート間に配置されたときに生じる静電容量の変化を検知し、アンテナとプレート間の空気の既知の静電容量と比較することによって、プログラムを用いて人と物とを識別し、座席に着座している人の大きさを見積もることが可能となる。センサーから得られた情報を用いて、制御装置によって乗員に関わる種々のシステムを制御するための操作信号を送出することが可能となる。

米国特許第6,884,965号明細書 米国特許第7,202,444号明細書 米国特許第7,500,536号明細書

座席ヒーターと乗員センサーとを独立した個々のシステムとして設けることが公知となっている。各システムの独立した個々の要素を設置することは困難で時間を要する。あるタイプの座席ヒーターシステムおよび乗員センサーシステムのための構成要素を一体化する構造を座席内に設けることも、自己調節式ヒーターと質量センサーとを用いたものが米国特許第7,500,536号に開示されており、公知となっている。然しながら、座席ヒーターの作用によって、静電容量式のセンサーの性能に障害が生じるので、より洗練された静電容量式の乗員センサーを座席ヒーターと組合せることは、これまで知られてこなかった。この障害の問題のために、静電容量式の乗員センサーと座席ヒーターとを、独立した個々の構成要素として座席内に設けることも容易ではなかった。自己調節式ヒーター要素と、静電容量式乗員センサーのためのアンテナの双方を単一の座席内に一体化することには利点があるであろう。

本発明は、共通の基体の対向する面に取着した自己調節式ヒーターと、静電容量式乗員センサーのためのアンテナとを有した装置を提供する。

本発明の１つの特徴によれば、対向する第１と第２の面を有した電気的絶縁基体と、前記基体の第１の面に設けられた座席ヒーター集成体と、前記基体の第２の面に設けられた静電容量式乗員センサーアンテナと、前記座席ヒーター集成体と前記アンテナとの間に配設された干渉低減構造とを具備する座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置が提供される。

本発明の他の特徴によれば、対向する第１と第２の面を有した電気的絶縁基体と、前記基体の第１と第２の面の一方に設けられ複数の導電性トレース部を形成したポリマー厚膜印刷座席ヒーター導電層と、前記基体の前記第１と第２の面の他方に設けた少なくとも１つの印刷接地層と印刷絶縁層と、絶縁少なくとも１つの印刷接地層および印刷絶縁層に設けたポリマー厚膜印刷静電容量式乗員センサーアンテナとを具備する座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置が提供される。

本発明の更に他の特徴によれば、対向する第１と第２の面を有した電気的絶縁基体を準備する工程と、前記基体の前記第１と第２の面の一方に座席ヒーター集成体を印刷する工程と、前記基体の前記第１と第２の面の他方に静電容量式乗員センサーアンテナ集成体を印刷する工程とを含んで成る座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置の製造方法が提供される。

本発明の１つの形態によれば、自動車の座席ヒーターと、自動車の静電容量式乗員センサーの双方のための構成要素を組込んだ単一のユニットまたは構造体を供給できるとの利点がある。従って、座席ヒーターと乗員センサー装置のための独立した個々の構成要素を有した構成と比較して、材料コストを低減が低減され、効率的に設置可能となる。

本発明の１つの形態による他の利点は、自動車の乗員と相互作用するシステムの種々の機能のために利用可能なアンテナを有した多様と装置される点である。

本発明の１つの形態による更に他の利点は、座席ヒーターと静電容量式乗員センサー用のアンテナとの装置において、座席ヒーターの作用から生じる乗員の性能に対する障害を効果的に低減される点である。

本発明の更なる利点は、座席ヒーターと乗員センサーアンテナの装置を高い信頼性を以て効率的に製造可能な方法が提供されることである。

本発明の更なる利点は、後述する詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかとなる。図中、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。

本発明による座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置の略示分解図である。 本発明による座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置の一部を破断して示す斜視図である。 本発明による座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置における座席ヒーターの斜視図である。 本発明による座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置における乗員センサーの斜視図である。

本発明の実施の形態を説明するにあたって、本発明は、以下に説明し図面に図示する構造や構成要素の配置の詳細には限定されない。本発明は、他の形態でも或いは他の方法でも実施することが可能である。また、本明細書中の語、用語は記述目的で用いられており、本発明を限定する趣旨ではない。本明細書中の「含む」「具備する」等の語は、その後に列挙される項目およびその均等物その他付加的な項目を包含する趣旨である。

添付図面を参照すると、本発明による座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置が参照番号１０にて指示されている。装置１０は、座席ヒーター集成体１４と乗員センサーアンテナ集成体１６とを有した基体１２を含んでいる。該座席ヒーター集成体は前記基体の第１の面に設けられており、乗員センサーアンテナ集成体は、反対側の第２の面に設けられている。アンテナは静電容量式の乗員センサーシステムのためのものである。座席ヒーター集成体１４と、アンテナ集成体１６とは、ポリマー厚膜スクリーン印刷法や積層法その他の適当な方法にて取着することができる。

基体１２は、例えば、マイラー（登録商標）のような絶縁性ポリマーシート材料から成る。基体１２は強く柔軟で、面２０、２２を有し、該面にヒーター集成体１４と、乗員センサーシステムアンテナ集成体１６とが設けられている。基体１２は自動車の座席に設置するのに適当で、かつ、自動車の座席の所望面積を加熱するヒーター集成体１４を支持するのに適当な寸法、形状にて提供される。

好ましい実施の形態において、ヒーター集成体１４は、その温度が高くなったときに加熱を抑制し電流の消費を低減し、かつ、温度が低下したときに加熱を強くし一層多くの電流を消費する自己調節式のヒーターである。ヒーター集成体１４は、複数の導電性バス３２、導電性トレース部３４、および、ヒーターに作動電流を供給するための電気的接続端子３６、３８を形成する導電層３０を含んでいる。該導電層は銀等によってスクリーン印刷法によって形成される。ヒーター集成体１４の表面全体に均一に熱を分散させるために、導電層３０上にカーボン等より成る抵抗層４０が設けられている。抵抗層４０は、温度上昇と共に抵抗が高くなる正の温度係数を有することができよう。或いは、加熱レベルを調節する電子制御装置に接続された一定抵抗の抵抗層を用いることもできよう。抵抗層４０は、抵抗材料から成る単一の部材から形成したり、或いは、導電層３０の選択した複数の領域に貼付した複数の切片から形成したりすることができよう。

導電層３０と抵抗層４０とを含んだ適切なヒーター集成体１４の製造方法および構成は当業者には周知であって、ここに一例として示す実施形態を越えて種々の形態、形状、構成とすることができよう。例えば、座席の望ましい加熱領域に合わせるため、そして最終的な構造が十分に柔軟で弾力性を有するように、種々の切欠や開口部を形成することができる。

座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置１０の加熱面は、ヒーター集成体１４の上に接着層４２を設け、該接着層４２の上にファブリック層４４を接着することができる。接着層４２は、ヒーター集成体１４とファブリック層４４との間に設けられた接触接着剤または感圧接着剤その他の適当な接着剤とすることができる。ファブリック層４４は、例えば、座席ヒーター集成体１４を被覆、保護する低延伸性ポリエステルその他の適当な布帛とすることができよう。

図示する実施の形態では、乗員センサーアンテナ集成体１６は、基体１２において座席ヒーター集成体１４とは反対側の面に取付けられた複数の層を含んでいる。基体１２に隣接した第１の層は、基体１２に設けられた接地導体層５０であって、ポリマー製厚膜にスクリーン印刷された層、銀製薄膜層、金属化した薄膜層その他の電気的接地層とすることができよう。或いは、スクリーン印刷ではなく、金属化した接着剤または他の適当な積層技術を用いて基体１２に設けられた接地導体層５０として、金属化したマイラー（登録商標）シートまたは金属薄板を用いることもできよう。

接地導体層５０には電気的絶縁層５２が設けられている。絶縁層５２は、既述したポリマー製厚膜スクリーン印刷技術によって印刷された誘電体である。積層技術のような他の方法によって他の材料を付設するようにしてもよい。電気的絶縁層５２は、接地層５０と導電性のアンテナ層６０とを電気的に隔離する。誘電体より成る絶縁層５２は、接地導体層５０とアンテナ層６０との間の短絡を防止する。こうして、誘電体より成る絶縁層５２は破損することのない十分な強度、柔軟性を与える適切な厚さを有していなければならない。

アンテナ層６０は、静電容量式の乗員センサーシステムの一部を構成しており、誘電体より成る絶縁層５２に貼付された導電層を具備している。例えば、アンテナ層６０は、所望形状に印刷された銀から形成することができ、アンテナ本体部分またはプレート部材６６に接続されている接続部６２、６４を含むことができる。プレート部材６６の寸法、形状は、本発明の応用、用途によって変えることができる。

平面状の接地導体層５０および誘電体より成る絶縁層５２は、アンテナ層６０と同一の寸法、形状、形態とすることができる。或いは、接地導体層５０および誘電体より成る絶縁層５２は、アンテナ層６０よりも大きな同じサイズとすることができ、基体１２の第２の面２２の実質的に全面に設けるようにできる。他のタイプの障壁層または絶縁層を座席ヒーター集成体１４と乗員センサーアンテナ６０との間に配設して、座席ヒーターの作用によってアンテナ機能が阻害される可能性を低減するようにできる。例えば、障害の可能性を低減するために、基体とアンテナとの間に介挿した別々の接地層および絶縁層に関連させて、或いは、同接地層および絶縁層に代えて、基体１２の厚さおよび組成を選択することができよう。

座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置１０のアンテナ集成体側に、接着層７０を更に設け、該座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置１０を用いるスポンジパッドその他の座席要素に該座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置１０を接着できるようにすることができる。他の外部シール層および／または保護層を、座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置１０の一方の面または両面に設けることができよう。

本明細書に記載のヒーター、アンテナその他の導電層は、銅、銀、金、アルミニウム、カーボン、黒鉛のような導電性材料を含んでいることは当業者には理解されよう。更に、導電体として用いられる導電性材料は、ポリマー製マトリクス内の非常に小さなフレークによって形成されることは理解されよう。この材料が過延伸され或いは繰返し引っ張れると、導電層が壊れ悪影響を受けることもあろう。導電層の破壊の可能性を低減するために、基体１２を含め上述した種々の層に小孔を形成することができよう。この小孔は、所望の部位での望ましい柔軟性を得る必要性に応じて、貫通穴、矩形の切欠または不定形の切欠とすることができる。小孔は、ある特定の寸法、形状、形態で複数の層の間に設けたり、或いは、１つの層から他の層へ寸法、形状、形態を変更することができよう。

既述した実施形態の変形および修正は本発明の範囲に包含される。ここに開示し定義した本発明は、既述した或いは明細書および図面から明らかな本発明の１または複数の特徴の代替的な全ての組合せに及ぶ。こうした異なる全ての組合せは、本発明の様々な代替的形態を構成する。ここに説明した実施の形態は、本発明を実施する最良の形態であって、当業者はそれによって本発明を利用することが可能となろう。特許請求の範囲は、従来技術によって許される範囲まで、代替的な形態を含むと解釈されるべきである。
本発明のの種々の特徴は特許請求の範囲に記載されている。

１０ 座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置
１２ 基体
１２ 基体
１４ 座席ヒーター集成体
１６ 乗員センサーアンテナ集成体
２０ 第１の面
２２ 第２の面
３０ 導電層
３２ 複数の導電性バス
３４ 導電性トレース部
３６ 電気的接続端子
３８ 電気的接続端子
４０ 抵抗層
４２ 接着層
４４ ファブリック層
５０ 接地導体層
５２ 絶縁層
６０ アンテナ層
６２ 接続部
６４ 接続部
６６ プレート部材
７０ 接着層

Claims (14)

1. 対向する第１と第２の面を有した電気的絶縁基体と、
   前記基体の第１の面に設けられた座席ヒーター集成体と、
   前記基体の第２の面に設けられた静電容量式乗員センサーアンテナと、
   前記座席ヒーター集成体と前記アンテナとの間に配設された干渉低減構造とを具備し、前記干渉低減構造が、前記電気的絶縁基体と前記アンテナとの間に配設され座席ヒーターの作用によって、静電容量式のセンサーの性能に障害の可能性を低減するための接地層を備えている座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
2. 前記接地層は前記基体の前記第２の面に設けられている請求項１に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
3. 前記接地層は、導電材料をスクリーン印刷した層を具備する請求項２に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
4. 前記接地層は、前記基体に積層した金属化フォイルを具備する請求項２に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
5. 前記電気的絶縁基体は、印刷された誘電体層を具備する請求項１に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
6. 前記絶縁基体は、前記接地層に設けた印刷された誘電体を具備する請求項２に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
7. 前記座席ヒーター集成体は印刷された導体層と、前記基体に設けた印刷された抵抗層とを含む請求項１に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
8. 前記座席ヒーター集成体および前記アンテナは、前記基体の両面に設けたポリマー厚膜印刷層を具備する請求項１に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
9. 前記基体と前記アンテナとの間に配設されたポリマー厚膜印刷接地層を更に具備する請求項８に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
10. 前記基体と前記アンテナとの間に配設されたポリマー厚膜印刷誘電体層を更に具備する請求項８に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
11. 前記基体と前記ポリマー厚膜印刷誘電体層との間に配設されたポリマー厚膜印刷接地層を含む請求項１０に記載の座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置。
12. 座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置の製造方法において、
    対向する第１と第２の面を有した電気的絶縁基体を準備する工程と、
    前記基体の前記第１と第２の面の一方に座席ヒーター集成体を印刷する工程と、
    前記基体の前記第１と第２の面の他方に静電容量式乗員センサーアンテナ集成体を印刷する工程と、
    前記座席ヒーター集成体と前記アンテナとの間に配設された干渉低減構造を印刷する工程とを含んで成り、
    前記干渉低減構造が、前記電気的絶縁基体と前記アンテナとの間に配設され座席ヒーターの作用によって、静電容量式のセンサーの性能に障害の可能性を低減するための接地層を備えている座席ヒーター乗員センサーアンテナ装置の製造方法。
13. 前記座席ヒーター集成体を印刷する工程は、前記基体に導電層と抵抗層とを印刷することを含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記接地層は、導電材料をスクリーン印刷した層から成る請求項１２に記載の方法。

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