(57)【要約】  面状に配置されており、その電気的な特性は測定量の位置的な値にそれぞれ依存する複数の圧力感応型のセンサ素子（Ａ、Ｓ）と、センサ装置の構造に起因する折れ線（Ｋ）に沿ったセンサ素子（Ａ）のアクティブ面を通るセンサ素子の最長の横断線（１２）を有する、この折れ線における非回転対称的な少なくとも１つのセンサ素子（Ａ）とを備えた、自動車におけるシート占有状態を識別するための面状のセンサ装置、例えばセンサシートマットが提供される。
2005513458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状のセンサ装置、例えば自動車におけるシート占有状態を識別するためのセンサシートマットにおいて、
−電気的な特性がそれぞれ測定量の位置的な値に依存する、面状に分散されて配置されている複数の圧力感応型のセンサ素子（Ａ、Ｓ）と、
−前記センサ装置の構造に起因する折れ線（Ｋ）に沿って、前記センサ素子（Ａ）のアクティブ面を通る最長の横断線（１２）を有する、前記折れ線（Ｋ）における少なくとも１つの非回転対称的なセンサ素子（Ａ）とを備えることを特徴とする、面状のセンサ装置。
【請求項２】
前記センサ素子（Ａ）の面は楕円に成形されている、請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
−上下に重なって配置されている２つの非導電性のフィルム（５、７）と、
−上側のフィルムにおける導電性の面（６）と、
−下側のフィルムにおける第２の導電性の面（８）と、
−非導電性の物質（１０）でもって充填されている前記導電性の面（６、８）の間の領域とを有するセンサ素子（Ａ、Ｓ）を備えている、請求項１または２記載のセンサ装置。
【請求項４】
大部分が回転対称的であるセンサ素子（Ｓ）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記センサ装置の構造に起因する折れ線（Ｋ１．．．ＫＮ）には専ら非回転対称的なセンサ素子（ＡＳ）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面状のセンサ装置、殊に自動車においてシート占有状態を識別するためのセンサシートマットに関する。
【０００２】
自動車における多数の技術的な用途では、自動車の乗員によるシート占有状態が重要な役割を担う。このことは殊に、非常に頻繁に車両乗員の着座位置に依存して効果的に使用される乗員拘束システムに該当する。
【０００３】
最も簡単なシート占有状態の識別は、例えば車両シートにおける接触スイッチによって車両乗員の存在を識別することである。シート占有状態を識別するための別の測定システムは、車両乗員の重量又はそれどころか車両シート上の重量分布を検知する。このことは一方では車両乗員の存在を識別でき、他方では車両シート上における車両乗員の体重又は重量分布を検出することができる。センサ装置及び測定方法に応じて、これら２つの情報を同時に又は相互に依存させずに測定することができる。
【０００４】
測定量、殊に重量を検知するために、着座面に分散されて行及び列で配置されている複数の圧力感応型のセンサ素子からなるセンサシートマットが頻繁に使用される。
【０００５】
従来技術からは殊に、実質的に平行に対向して配置されている電気的に絶縁された２つのフィルムを有する、センサシートマット内のセンサ素子が公知である。これら２つのフィルムの間には、２つのフィルムの相互間の距離を保つ同様に電気的に絶縁された中間層が存在する。フィルムの相互に対向する側には導電性の面が被着されており、これらの面の間には高抵抗の物質、有利には空気が存在する。
【０００６】
センサシートマットに圧力が作用することによって、例えば車両乗員の体重が掛かることによって導電性の面は相互に導電的に接触し、その結果２つの導電性の面の間における電気的な接触抵抗は圧力振幅に依存する。
【０００７】
以下ではセンサセルとも称する、公知のセンサ素子の導電性の面は面法線を軸について回転対称性を有する。センサシートマットとしてのセンサ装置においては、同種で円形の多数のセンサセルが面状に車両シートに配置されている。
【０００８】
そのようなセンサ装置は、ＵＳ  ５８  ９６  ０９０  Ａ、ＤＥ  ２００  １４  ２００  Ｕ１並びにＤＥ  ４２  ３７  ０７２  Ｃ１から公知であり、これらのセンサ装置に適したセンサセルはＵＳ  ４３  １４  ２２８、ＤＥ  ２００  １４  ２００  Ｕ１ないしＵＳ  ４３  １４  ２２７に記載されている。
【０００９】
公知のセンサ装置における問題点は、センサセルがしばしば車両シートの平坦でない表面に取り付けられていることであり、これによってセンサセルはセンサシートマットにおける位置に応じて、殊にセンサ装置の折れ線（Knicklinie）に沿って種々の引っ張り負荷又は曲げ負荷にさらされている。
【００１０】
従来技術から公知のセンサ素子は、これらのセンサ素子が折れ線におけるそのような引っ張り負荷又は曲げ負荷に非常に敏感に反応するように構成されている。これによって、センサ素子に作用する重量に依存するセンサ素子の信号特性曲線が変化する。通常の場合、センサ素子の曲げは、図４に示されているように信号特性曲線のオフセットＰＬをより低い値へと変位させる。シート占有状態を識別するための種々の測定システムにとって、センサ特性曲線のこの変位は種々の作用を有する可能性がある。
【００１１】
場合によっては、車両シート上に小さくて軽い物体しか存在しない場合にも、この車両シート上に乗員がいることが既に識別されてしまう。エアバッグは車両衝突の際に、この誤った情報に基づいて誤認した車両乗員を保護するために、不必要に膨張される可能性がある。
【００１２】
シート占有状態を識別するための別のシステムでは、センサ特性曲線の一定のオフセットが変位する際に、車両乗員の誤った重量ないし誤った重量分布が乗員保護システムに通知される。この誤った情報に基づいて乗員保護システムが例えば過度に早期にトリガされると、車両乗員が重傷を負う結果となる可能性がある。
【００１３】
引っ張り負荷又は曲げ負荷が車両シートの折れ線におけるセンサ素子に作用している状態のセンサ特性曲線の変化を予圧効果（Preload-Effect）と称する。
【００１４】
予圧効果に基づいて、センサシートマットにおいてセンサセルを車両シートの大きく曲がった個所または縫い目に配置することはしばしば回避される。これによって測定が及ばないそのような個所においては、車両乗員に関する重要な情報は勿論失われる。このことはまた車両衝突の際に、乗員保護システムが情報の欠如のために車両乗員に対する最適な保護作用を発揮できなかった場合には、車両乗員が重傷を負うような事態を招く可能性がある。
【００１５】
予圧効果を回避するための別の措置は、公知のセンサセルの導電性の面を縮小することである。
【００１６】
センサセルが小さい場合には、センサ特性曲線の一定のオフセット（ＰＳ）は、センサセルが大きい場合よりも基本的に高い値である（図４）。これによって確かに予圧効果は面の大きいセンサ素子よりも十分に大きい曲げ負荷が掛かった際に初めて現れる。
【００１７】
しかしながら、小さいセンサセル（ＣＳ）の信号特性曲線の勾配は大きいセンサセル（ＣＬ）の信号特性曲線よりも急峻になるので、大きいセンサセル（ＣＬ）の特性曲線に比べ、小さいセンサセル（ＣＳ）のセンサ特性曲線では分解能の精度が失われている。同時にその特性曲線の値領域も低減される（図４）。
【００１８】
ここでもまた、車両乗員に関する情報が過度に不正確であるためにシート占有状態に最適に適合された乗員保護システムの保護作用が場合によっては現れない可能性がある。
【００１９】
本発明の課題は、前述の公知のセンサシートマットを、センサ素子が構造に起因する折れ線においても、車両シートにおける証明力のある重量測定を実現できるよう改良することである。
【００２０】
この課題は請求項１記載の特徴によって解決される。
【００２１】
センサ装置の少なくとも１つのセンサ素子は非回転対称的に構成されており、また構造に起因する折れ線に沿って配置されたセンサ素子は非常に小さい予圧効果を示すが、これに依存せずに非常に大きい値領域における重量に依存するセンサ信号の非常に高い分解能を達成するという利点を有する。
【００２２】
このために公知のセンサ素子のアクティブ面の回転対称的な構造を、そのような構造に起因する折れ線においてはセンサ素子のアクティブ面が非回転対象的になるように放棄する必要がある。従来技術からは円形状のアクティブ面が公知である。これらのアクティブ面を例えば楕円形のアクティブ面に置換することができる。しかしながら別の実施形態も可能である。
【００２３】
車両シートにおける折れ線は例えば大腿部支持部又はシート両側の支持部（Sitzwange）又はシートカバーの縫い目に沿った曲がった表面である。
【００２４】
センサ特性曲線の有効領域内において、即ちセンサ特性曲線が実質的に一定の最大値に達する前に、重量に依存し且つ信号に影響を及ぼす、センサ特性曲線に寄与する（図４）センサ領域の面状の投影をセンサ素子のアクティブ面と称する。
【００２５】
円形状のセンサ素子が電気的な接触を改善するために、センサ素子の円周にくぼみを有することは十分可能であり、このくぼみは例えば給電線としてシートマットを介してセンサシートマットの評価電子機構まで延長される。センサ素子のアクティブ面はそれにもかかわらず円形である。この意味において回転対称形の概念も使用される。
【００２６】
さらに有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００２７】
本発明を以下では選択された実施例に基づき説明する。ここで、
図１は給電線１１を備えた本発明によるセンサ素子１の楕円状の面を概略的に示し、
図２Ａは公知の回転対称的な大きいセンサ素子の断面図を示し、
図２Ｂは曲げ負荷の影響下にある図２Ａのセンサ素子の断面図を示し、
図３Ａは公知の回転対称的な小さいセンサ素子の断面図を示し、
図３Ｂは曲げ負荷の影響下にある図３Ａのセンサ素子の断面図を示し、
図４は大きな面を有する公知の回転対称的なセンサＣＬ素子及び小さい面を有する公知の回転対称的なセンサ素子ＣＳの原理的な信号特性Ｓｉを示し、
図５Ａ及び図５Ｂは本発明によるセンサ素子Ａの面の幾何学的な形状の別の実施例を示し、
図６は公知のセンサ素子Ｓの円形状の面を俯瞰図で示し、
図７は車両シート（Ｓｚ）における円形状及び楕円状のセンサ素子（Ａ、Ｓ）の考えられる配置構成を示す。
【００２８】
以下ではセンサ素子に作用する重量力を測定量とみなす。
【００２９】
以下では円形又は楕円形のアクティブ面を有するセンサ素子を省略して円形センサ素子又は楕円形センサ素子とも称する。
【００３０】
図１は本発明による楕円形のセンサ素子１を示す。実線によって表されている楕円１は上下に重なって配置されているセンサ素子の２つの導電性の面の上側の面を表す。この上側から側方へと伸びている線は給電線１１である。２つの導電性の面の下側の面は図示していない。アクティブ面は非回転対称的である。センサ素子を通る最長の横断線１２は一点鎖線で表されている。
【００３１】
最長の横断線１２を中心としてセンサ素子が曲げられるとセンサ信号は変化し、それ以外の場合には重量力によるセンサ素子への作用は変化しない。センサ素子の特性曲線の一定のオフセットはより小さい値へと変位する。
【００３２】
しかしながら前述の最長の横断線１２に直交する軸１３についてセンサ素子が曲がられると、センサ特性曲線のシフトは実質的により大きく現れている。一定のオフセットの数値はさらにより小さくなり、すなわち予圧効果は軸１３について曲げられる場合はこの軸１３と直交する軸１２における予圧効果よりも遙かに大きい。
【００３３】
したがってセンサ素子１の構造に起因する折れ線は有利には最長の横断線１２に沿っている。
【００３４】
しかしながら自動車における取り付け許容差に基づき、センサ素子のこの最も好適な取り付け位置を常には替えることはできない。折れ線に沿ったセンサ素子を通る横断線の長さは最長の横断線１２の±３０％まで偏差できる。
【００３５】
ここで図２Ａから３Ｂに基づきこの曲げ感度の原理を説明する。
【００３６】
図２Ａは、センサシートマット装置における公知のセンサ素子の断面図を示す。非導電性材料からなる上側のセンサフィルム５は同種の下側のセンサフィルム７と平行に配置されている。２つのフィルムは同様に非導電性の材料１０から成る間隔保持体９によって相互に距離をおいている。相互に対向している側にはそれぞれ導電性の面６及び８がフィルム上に被着されている。２つの導電性の面の間には高抵抗の物質、例えば空気が存在する。
【００３７】
図２Ｂは図２Ａのセンサ素子の断面図を示すが、ここではセンサ素子は作用する力によって折れ線について曲げられている。２つの導電性の面６及び８が断面に沿って同一の長さを有するが、間隔保持体９によって相互に所定の間隔を保っているので、上側の接触面６は下側の接触面８よりも大きく湾曲している。これによって２つの導電性の面６及び８は湾曲の一番強い個所において大きく接近する。２つの接触面がさらに屈曲すると、この領域では２つの導電性の面６と８の間に電気的な接触が生じる可能性がある。
【００３８】
２つの面は異なる電位にあるので、２つの導電性の面の間の接触抵抗に依存する電流が流れる。接触面が大きくなればなるほどこの接触面間の接触抵抗はますます小さくなる。接触抵抗とそのようにして生じる接触面との関係は、掛かっている重量の測定の際にも使用される。
【００３９】
このようにして２つの導電性の面が電気的に接触するほどまでセンサ素子がたわむことによって不正確な重量信号が形成される。ここでは予圧効果と称する。センサセルの曲げによるこの予圧効果を、センサシートマットの評価ユニットは重量信号と区別できない。
【００４０】
センサ素子の曲げによってセンサ信号を評価することは、掛かっている重量の評価と同様に行われる。センサ信号を評価するための複数の方法が考えられる。
【００４１】
面６と８との間に流れる電流を一定に維持するために、電圧がこれらの面の間の接触抵抗に依存して変化される。２つの導電性の面の接触面が大きくなればなるほど、接触抵抗はますます小さくなる。したがってセンサ素子が大きくたわめばたわむほど、流れる電流を一定に維持するために必要とされる電圧はますます低くなる。
【００４２】
択一的にセンサ信号の評価は電圧を一定に維持している場合にも行うことができる。この場合掛かっている重量の尺度は２つの導電性の面６及び８の接触抵抗を介して流れる可変の電流である。
【００４３】
図３Ａは、図２Ａ及び２Ｂと同一に構成されているセンサ素子の断面図を示す。しかしながら導電性の面の横断方向における面の拡張は実質的に小さくなっている。
【００４４】
図３Ｂは、図示されていない折れ線について同様に曲げられている図３Ａのセンサ素子の断面図を示す。湾曲が一番強い個所においては、２つの導電性の面６及び８の間隔は図２Ｂの同等の間隔よりも大きくなっている。
【００４５】
導電性の面６及び８の間の電気的な接触が作り出されるためには、図３Ｂの小さいセンサ素子は、図２Ｂの大きいセンサ素子よりも実質的に大きく湾曲しなければならない。したがってセンサセルの公知の構造では、センサ素子の小さい面はセンサセルの大きい面よりも予圧効果に対して鈍感である。もっとも特性曲線の信号分解能も低減している。
【００４６】
図４は大きいセンサ素子ＣＬの特性曲線及び小さいセンサ素子ＣＳの特性曲線を概略的に示している。明瞭にするために、グラフにおいてセンサ素子は単純に回転対称的の導電性の面を有するものとする。縦軸に沿ってセンサ信号Ｓｉがプロットされている。横軸はセンサセルに作用する重量力Ｇを示す。
【００４７】
実線ＣＬは面の大きいセンサ素子の特性曲線を表す。
【００４８】
最小の重量力ＰＬに達すれば、センサ素子の上側の導電性の面６は下側の導電性の面８と電気的に接触するまでたわみ続ける。より大きい重量力Ｇに向かい曲線ＣＬは継続的に上昇する。２つの導電性の面６と８の接触面は、センサ信号が一定の値になるまで大きくなり続ける。値が一定になると重量力Ｇがさらに大きくなったとしても付加的なセンサ信号が生じることはない。
【００４９】
破線ＣＳは面が小さいセンサ素子の特性曲線を概略的に示す。
【００５０】
最小の信号が発生するまでには、このセンサ素子では面の大きいセンサ素子に比べより大きい重量力ＰＳが加えられなければならない。信号が発生すればこの特性曲線も継続的に重量力Ｇの増加と共に、重量力Ｇがさらに高まったとしてももはや増加しない一定の値に達するまで上昇する。この一定の最大信号値は大きいセンサ素子に対するものよりも小さいセンサ素子に対するものの方が低い。
【００５１】
もっとも曲線ＣＬと比べれば特性曲線ＣＳの勾配の方がより急峻である。小さいセンサ素子ＣＳの信号は、大きいセンサ素子ＣＬの信号よりも重量力Ｇの変化に対して実質的に敏感である。これによって、センサ素子に作用する重量力の分解能の精度は低下する。しかしながら車両乗員の重量に応じた車両乗員の区分とって、作用する重量力の可能な限り大きい分解能をセンサ特性曲線が可能にすることが正に重要である。したがって勾配が小さい特性曲線の方が、勾配が急峻な特性曲線よりも好ましい。
【００５２】
したがって間隔をおく２つの導電性の面からなる公知の構造を有するセンサ素子において、本発明の課題は有利には、折れ線について変形する際にこの折れ線に沿って可能な限り大きい面積を有する導電性の面によって解決される。すなわち、そのセンサ面を通る横断線が折れ線に沿って可能な限り長いことが望ましい。上述したように、折れ線に沿ったセンサ面の横断線は構造に起因して通常の場合、最長の横断線の±３０％迄偏差できる長さに達する。センサ素子のこの成形でもって、センサ信号は実質的により大きく曲げられた際に初めて、公知の回転対称的な素子よりも決定的に影響を受ける。
【００５３】
折れ線に直交する垂直の拡張方向では、非常に良好な信号分解能を達成するために、面は有利にはよりも小さい面である。すなわち、折れ線に直交する線に沿ったセンサ面の横断線はより短い。
【００５４】
図１に示された楕円形のセンサ面１は本発明を実現するための一例である。
【００５５】
図５ａ及び図５ｂは本発明の別の実施形態を示す。センサ素子の折れ線の位置に応じて種々の有利なセンサ面が存在する。
【００５６】
図５ａは矩形のセンサ面１４を示し、このセンサ面１４は同様に示された折れ線Ｋの延在方向に非常に良好に適している。しかしながら図１の楕円形のセンサ面１もここでは同様に良好に使用できる。
【００５７】
図５ｂは、２つの交差する折れ線Ｋ１及びＫ２の領域におけるセンサ面の有利な構成としてのブーメラン状のセンサ素子１５が示されている。
【００５８】
図７は車両シートにおける円形、したがって回転対称的なセンサ素子Ｓ１、Ｓ２、．．．ＳＮの考えられる配置構成を示す。車両シートの折れ線Ｋ１からＫ４には、大部分が円形であるセンサ素子Ｓ１からＳＮの形状は楕円したがって非対称的、すなわち回転対称的ではないセンサ素子Ａ１からＡＮの形状に変形している。
【００５９】
本発明は記述の実施例に制限されるものではない。むしろ、センサ素子の所定の取り付け位置に応じて異にすることができる多数の変形及び修正形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】給電線１１を備えた本発明によるセンサ素子の楕円状の面の概略図である。
【図２Ａ】公知の回転対称的な大きいセンサ素子の断面図である。
【図２Ｂ】曲げ負荷の影響下にある図２Ａのセンサ素子の断面図である。
【図３Ａ】公知の回転対称的な小さいセンサ素子の断面図である。
【図３Ｂ】曲げ負荷の影響下にある図３Ａのセンサ素子の断面図である。
【図４】大きな面ＣＬを有する公知の回転対称的なセンサ素子及び小さい面ＣＳを有する公知の回転対称的なセンサ素子の原理的な信号特性Ｓｉを示す。
【図５Ａ】本発明によるセンサ素子Ａの面の幾何学的な形状の別の実施例である。
【図５Ｂ】本発明によるセンサ素子Ａの面の幾何学的な形状の別の実施例である。
【図６】公知のセンサ素子の円形状の面の俯瞰図である。
【図７】車両シートにおける円形状及び楕円状のセンサ素子の考えられる配置構成である。
【図１】
2005513458.tif 000003
【図２Ａ】
2005513458.tif 000004
【図２Ｂ】
2005513458.tif 000005
【図３Ａ】
2005513458.tif 000006
【図３Ｂ】
2005513458.tif 000007
【図４】
2005513458.tif 000008
【図５Ａ】
2005513458.tif 000009
【図５Ｂ】
2005513458.tif 000010
【図６】
2005513458.tif 000011
【図７】
2005513458.tif 000012
【国際調査報告】
2005513458.tif 000013
2005513458.tif 000014
2005513458.tif 000015
2005513458.tif 000016
2005513458.tif 000017
2005513458.tif 000018