(57)【要約】本発明は、導電電極(２１)を備え、電極が電位の影響下に置かれた際に検出区域に電界を発生させるよう構成された容量センサー(２０)と、少なくとも第１の電極に接続された電子制御システムと、を具備してなる容量検出システムに関する。容量センサーの第１の電極は、制御装置に接続された導電スクリーン(２２)上に実質的に完全に配置されている。
2006518033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量検出システムであって、
少なくとも一つの容量センサー(２０)であって、第１の電極が電位にさらされた際に少なくとも検出区域(７)に電界を発生させるよう配置された少なくとも一つの前記第１の導電電極(２１)を具備してなる、少なくとも一つの容量センサー(２０)と、
少なくとも前記第１の電極(２１)に接続された電子制御装置(１７)であって、前記第１の電極に蓄積した電荷量を読取り期間中に続いて読み取るために、電荷が前記第１の電極に蓄積する少なくとも測定期間の間に前記第１の電極に電位を印加するよう構成されてなる電子制御装置と、を具備し、
システムは、前記検出区域(７)と向き合うその面上に、前記容量センサーの前記第１の電極(２１)全体を実質的に覆う少なくとも１枚の導電スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)をさらに具備してなり、前記第１の電極(２１)は前記スクリーン(２２)から電気的に絶縁されており、
前記制御装置(１７)は前記スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)に接続されると共に、少なくとも測定期間中は前記スクリーンに対して電位を印加するよう構成され、
前記第１の電極(２１)は、導体が電界を外側にもたらすのを阻止するよう構成されたシールド(２７)を備えた第１の導体(２８)によって前記制御装置(１７)に接続されると共に、前記スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)は前記導体の前記シールド(２７)と電気的接触状態にあることを特徴とする容量検出システム。
【請求項２】
前記制御装置(１７)は、測定期間中、前記第１の電極(２１)と同じ方向にアースに対して電気的に前記スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)にバイアスをかけるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項３】
前記制御装置(１７)は、測定期間中、前記第１の電極(２１)に対して印加するのと同じ電位を前記スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)に印加するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の検出システム。
【請求項４】
前記制御装置(１７)は、読取り期間中、前記スクリーン(２２;２２ａ,２２ｂ)をアースに接続するよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項５】
前記容量センサー(２０)は、前記第１の電極(２１)に隣接する第２の導電電極(２１)をさらに具備してなり、前記制御装置(１７)は前記第２の電極(２１)に接続されると共に、少なくとも前記測定期間中は、前記第２の電極に電位を印加するよう構成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項６】
前記容量センサーの前記第１および第２の電極(２１)は同一導電スクリーン(２２)上に配置されており、前記導電スクリーン(２２)は前記第２の電極から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項５に記載の検出システム。
【請求項７】
前記容量センサーの前記第１および第２の電極(２１)は、前記第１および第２の電極から電気的に絶縁された２枚の並列導電スクリーン(２２ａ,２２ｂ)によって、前記検出システムから離れる方向に実質的に全体が覆われており、
前記第１および第２の電極(２１)のそれぞれは、前記２枚のスクリーン(２２ａ,２２ｂ)にわたって実質的に均等に配分された長さを有することを特徴とする請求項４に記載の検出システム。
【請求項８】
前記容量センサーの前記二つの電極(２１)は、実質的に、互いに平行であり、かつ螺旋状に巻回されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項９】
ユーザーを支持するための支持面(４,６)を少なくとも有する車両シート(２)をさらに具備してなり、前記容量センサーは前記シート内に配置されており、かつ前記測定区域(７)は前記支持面(４,６)の前方において前記シートの外側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項１０】
前記容量センサー(２０)は前記シートの前記支持面(４,６)の近傍に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に車内用の静電容量検出システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、
・少なくとも一つの容量センサーであって、第１の電極が電位にさらされた際に少なくとも検出区域に電界を発生させるよう配置された少なくとも一つの第１の導電電極を具備してなる、少なくとも一つの容量センサーと、
・少なくとも第１の電極に接続された電子制御装置であって、第１の電極に蓄積した電荷量を読取り期間中に続いて読み取るために、電荷が第１の電極に蓄積する少なくとも測定期間の間に第１の電極に電位を印加するよう構成されてなる電子制御装置と、を具備してなる容量検出システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には上記検出システムの例が開示されている。ここでは、たとえば膨張式エアバックその他の作動を制御するために、容量センサーがシートに座るユーザーの存在または姿勢を検出するよう機能する。
【０００４】
上記タイプのシートは概して満足できるものであるが次のような欠点もある。すなわち、シート表面が湿っているとき(たとえば、濡れたタオルがシート上に置かれていたため、また前のユーザーが濡れた衣類を着用しており、その水分をシートが吸収した場合、またさらに言えば水蒸気がシート上で凝結した場合)、シートにユーザーが座っていない場合でさえ、容量センサーによって提供される信号は人の存在を示すことがある。同じ問題は、シート上に導電物体が置かれている場合にも生じる可能性がある。
【特許文献１】WO-A-00/25098
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特に上記不具合の軽減を、さらに詳しくは検出の信頼性の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため本発明は、当該種類に係る検出システムを提供し、このものは、検出区域と向き合うその面上に容量センサーの第１の電極全体を実質的に覆う少なくとも１枚の導電スクリーンをさらに具備してなり、第１の電極はスクリーンから電気的に絶縁されており、
制御装置はスクリーンに接続されると共に、少なくとも測定期間中はスクリーンに対して電位を印加するよう構成され、
第１の電極は、導体が電界を外側にもたらすのを阻止するよう構成されたシールドを備えた第１の導体によって制御装置に接続されると共に、スクリーンは導体のシールドと電気的接触状態にあることを特徴とする。
【０００７】
この構成によって、容量センサーによって与えられえる信号は、検出区域に湿気が存在する場合でも、検出が確実になされることを可能にする、ということが実験的に見出された。
【０００８】
本発明の実施形態においては、以下の構成の一つ以上を選択的に採用することも可能である。
・制御装置は、測定期間中、第１の電極と同じ方向にアースに対して電気的にスクリーンにバイアスをかけるよう構成される。
・制御装置は、測定期間中、第１の電極に対するのと同じ電位をスクリーンに印加するよう構成される。
・制御装置は、読取り期間中、スクリーンをアースに接続するよう構成される。
・容量センサーは、第１の電極に隣接する第２の導電電極をさらに具備してなり、制御装置は第２の電極に接続されると共に、少なくとも測定期間中は、第２の電極に電位を印加するよう構成される。
・容量センサーの第１および第２の電極は同一導電スクリーン上に配置されており、導電スクリーンは第２の電極から電気的に絶縁されている。
・容量センサーの第１および第２の電極は、第１および第２の電極から電気的に絶縁された２枚の並列導電スクリーンによって、検出システムから離れる方向に実質的に全体が覆われており、第１および第２の電極のそれぞれは、２枚のスクリーンにわたって実質的に均等に配分された長さを有する。
・容量センサーの二つの電極は、実質的に、互いに平行であり、かつ螺旋状に巻回されている。
・車両シートはユーザーを支持するための支持面を少なくとも有し、容量センサーはシート内に配置されかつ測定区域は支持面の前方においてシートの外側に配置される。
・容量センサーはシートの支持面の近傍に配置される。
【０００９】
本発明の上記以外の特徴および利点は、非限定的例として挙げた複数の実施形態に係る以下の説明から、そして添付図面を参照することで明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
各図において同じ参照数字は同一または類似の構成要素を指し示すのに用いている。
【００１１】
図１はシート２を有する自動車１を示し、シートの一つ、特にドライバーシートを図１に見ることができる。当然ながら本発明は車内の他のシートにも同等に適用できる。
【００１２】
シート２は、上部支持面４を提供するシートプロパー３と、前部支持面６を提供する背部５とを具備する。シートプロパー３および背部５は、シートプロパー２上であってかつ背部４の前に位置させられる収容スペース７を形成する。このスペースはシートのユーザー８を収容するためのものである。
【００１３】
路上事故の場合にユーザー８を保護するため、車両はさらに一つ以上の膨張式エアバック、たとえば、車両のステアリングホイール１１の中央部１０に配された膨張式エアバック９を具備する。
【００１４】
エアバックは、それが展開された際にエアバック９内に異なる量のガスを発生させるため、点火される炸薬１２および１３が一つであるか二つであるかに依存して、複数の作動モード、たとえば二つの作動モードを提供してもよい。
【００１５】
二つの炸薬１２,１３の一方または他方の点火は、たとえば電子式マイクロコントローラ(CONTR.)のような制御装置１４の制御のもとで、そして特に以下のものからの情報の関数として実施される。
・加速度計などの衝撃センサー１６(SENS.)；および
・容量測定装置１７
【００１６】
特に、容量測定装置１７は文献WO-A-00/25098に開示されたタイプのものであってもよい。これは、シート上のユーザー8の存在および／または位置または姿勢、および／またはユーザーの体重を特定するために、収容スペースすなわち検出区域７において誘電率の容量測定を実施するよう機能する。
【００１７】
例として、そうした測定装置１７(ここでは再度詳しく説明しない)は、たとえばマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサーのような電子式中央処理ユニット１８(CPU)を具備してもよく、このユニット１８は、一つあるいは好ましくは複数の容量センサー２０に接続された少なくともひとつの制御回路自体に接続されている。容量センサー２０のそれぞれは、特にシートプロパー３および／または背部５内で、ユーザーが載ることになる支持面４および６の近傍に配置された少なくとも一つの電極を具備する。
【００１８】
上記文献WO-A-00/25098で説明されるように、制御回路１９は、各センサー２０の電極間にＤＣ電圧Ｖを周期的に印加することによってスペース７内に電界を発生させる。各測定期間の最後に、制御回路１９は上記ＤＣ電圧を中断し、そして各センサー２０の電極間に容量効果によって蓄積された電荷を測定する。こうして、収容スペース７によって構成された検出区域の誘電率を確定することができる。
【００１９】
特に文献FR-A-2 813 054からわかるように、ユーザー８が存在するかしないか、そしてユーザーの姿勢および体重の関数としてこの誘電率が変化するので、さまざまなセンサーによって実施される測定は、ユーザー８が存在しているか否かを特定するために、および／または搭乗者８に関するポジションパラメーターを特定するために、および／またはユーザーの体重に関連するパラメーターを特定するために役立つ。
【００２０】
センサー１６が、車両が衝撃にさらされていることを検出した場合、エアバック９の展開のために炸薬１２および１３のいずれを起爆させるかを決定するのに、制御装置１４は上記のさまざまなパラメーターを考慮する。
【００２１】
検出装置からの情報はまた車両の他の要素の制御を管理するのに使用されてもよい。ゆえに、この情報は、たとえば、車両のサスペンション、空調、制動力分配装置、車両姿勢を立て直すための装置などのような、さまざまなアクチュエータ装置に関する駆動関係を決定する際に考慮されてもよい。
【００２２】
測定について、容量センサー２０が湿気または導電物体の存在によって乱されるのを抑止するため、図２および図３に示すように、特に支持面４,６上で、容量センサー２０の少なくともいくつかは、対応する支持面４,６と実質的に平行に延在する少なくとも一つの導電スクリーン２２上に完全に配置された各自の電極２１を有する。
【００２３】
図３からわかるように、容量センサー２０の二つの電極２１は導電スクリーン２２に関してシートの外側に向かって配置されている。センサー２０は全体としてシートの一部のパッド２３と一体化されるのが有利であり、ここでセンサー２０は、シートのこの部分の外部装飾被覆のすぐ下に、わずかな距離を置いて配置されている(特に図３の例のシートプロパー３)。
【００２４】
スクリーン２２は、たとえば銅またはいくつかの他の金属からなる、百分の数ミリメーターまたは十分の数ミリメーターの厚みの金属箔から構成できる。しかも電極２１は、たとえばこの電極を取り囲む絶縁シート２５によって上記導電箔から電気的に絶縁されている。
【００２５】
電極２１および導電スクリーン２２はまた、たとえばポリエステルなどからなる絶縁シート上に導電材料をシルクスクリーン印刷することにより製造可能であることに留意すべきである。
【００２６】
図２および図３の例において、センサー２０の上記二つの電極２１は、共有導電スクリーン２２上で互いに実質的に一定距離をおいて螺旋状に巻回されている。さらに、これら電極のそれぞれは二つの導電体２６を介して制御回路１９に接続されている。導電体２６はそれを取り囲む導電シールド２７を有し、それに電圧が印加されたとき、導電体がシートの外側に向かって電界を発生させるのを抑止する。
【００２７】
シールド２７はそれ自体好ましくは絶縁シース２８によって取り囲まれ、しかも導電スクリーン２２はリンク導体２９を介して導電体２６の少なくとも一つのシールド２７に接続されている。
【００２８】
変形例においては、導電体２６およびそのシールド２７それぞれはポリエステルなどの絶縁シート上にシルクスクリーン印刷を施すことによって形成できる。各導電体２６はその場合、より幅が広くしかもシールドを形成する二つの重ね合わされた導電ストリップ間に配置された導電ラインの形態となる。上記導電ストリップは、絶縁合成素材を介在させることによって導電ラインから絶縁される。
【００２９】
有利なことをいうと、容量センサー２０によって実施される各測定の間、二つの電極の少なくとも一方が上記電位Ｅの状態であるときはいつでも導電スクリーン２２は常に電位Ｅの状態であるように、制御回路１９は、二つの電極２１の少なくとも一つに対して、対応する導電体２６に対して、そして適切な場合には二つの導電体２６のシールド２７に対して、所定の電位Ｅを印加できる。
【００３０】
ある好ましい実施形態では、電子式ＣＰＵ１８および制御回路１９によって形成された制御装置は、いかなる順序ででも、以下の四つの測定を順次実施するよう構成できる。
・第１の測定。これは、その間、第２の電極がアースに接続される所定の継続時間中、電位Ｅが二つの電極２１の一方(「第１の電極」と言う)に印加された後、この第１の電極に蓄積した電化を測定する。
・第２の測定。これは、その間、第１の電極がアースに接続される所定の継続時間中、電位Ｅが他の電極２１(「第２の電極」と言う)に印加された後、この第２の電極に蓄積した電荷を測定する。
・第３の測定。これは、所定の継続時間中、両方の電極に電位Ｅを印加した後、第１の電極２１に蓄積された電荷を測定する。
・第４の測定。これは、その間、所定の継続時間中、電位Ｅが両方の電極に印加された後、第２の電極２１に蓄積された電荷を測定する(その間中、電極の一方または両方に電位Ｅが印加される所定の継続時間は、四つの測定全てに関して同一であることが有利である)。
【００３１】
導電スクリーン２２が存在する場合、上記四つの測定の組合せは、かなりの量の湿気あるいは導電物体がシート表面に存在する場合でさえ、たとえば濡れたタオルがシート上に載っている場合でさえ、ユーザー８がシートに座ることで、あるいはユーザー８がそうしないことで得られる信号同士を識別することを可能にする、ということが実験的に見出された。
【００３２】
上記実施形態において、本発明の他の実施形態がそうであるように、制御装置１９は、例として図４に概略的に示すタイプのものとすることができる。
【００３３】
制御装置１９は、たとえば内部マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサーμＣ３５を具備してもよく、これは各電極２１に関して以下のものを制御する。
・スクリーン２２をアースまたは電極２１のいずれかに接続するよう構成されたスイッチ装置３１(トランジスターなど);
・電極２１をアースまたは所定の電位Ｖのいずれかに接続するよう構成されたスイッチ装置３２;
・電極２１を、電荷を測定するためのカウンター装置３４(ＣＮＴ)に選択的に接続するよう構成されたスイッチ装置３３。この装置はマイクロコントローラ３５によって読取り可能である。
【００３４】
当然ながら、容量センサー２０は図２および図３に示すものとは異なっていてもよい。
【００３５】
図５に示すように、センサー２０は複数の導電スクリーン２２ａ,２２ｂを、たとえば二つの導電スクリーンを具備してもよい。これは互いに絶縁されており、しかもそれぞれ、導電リンク２９を介して、たとえば電極の導電体２６の個々のもののシールド２７に対して接続されている。そうした状況のもとでは、各電極２１にとっては、二つのスクリーン間で可能な限り対称的であるように導電スクリーン２２ａおよび２２ｂの両方にわたって実質的に均等に配分された長さを有することが好ましい。
【００３６】
この実施形態では、測定段階の間、制御回路１９は二つの導体のシールド２７に対して異なる電位を印加できる。たとえば、各導電シールド２７の電位は、対応する導電体の電位と常に等しくてもよい。
【００３７】
さらに、図６に示すように、電極２１および２２は丸みを帯びた螺旋状以外の様式で配置することもできる。たとえば、電極２１はまた直角を有する螺旋状に配置されてもよく、これは、たとえば２センチメートル(ｃｍ)ないし５ｃｍの範囲に存在する比較的狭い幅ｅ、およびたとえば１０ｃｍないし３０ｃｍの範囲に存在する長さＬの長尺ストリップを形成してもよい。センサー２０の長さＬは、シートに対して横方向にあるいは長手方向に配置される。
【００３８】
図７の実施形態においては、容量センサー２０は、先の実施形態と同様にスクリーン２２上に配置され、このスクリーンから電気的に絶縁された単一電極２１を具備してもよい。スクリーン２２は、上記電極に電荷が蓄積する測定期間中、電極２１と同じ(ゼロではない)電位に置かれるように制御装置１７に対して接続され、かつ制御装置が読取り期間中に電極２１に蓄積した電荷量を読み取る読取り期間中はアースに接続される。この実施形態では、外部媒体(存在するときには特にユーザー８)が容量センサーの概念的第２の電極を形成すると考えられる。
【００３９】
図８の実施形態において、スクリーン２２は、導電電極の形状に追従するジグザク形の導体箔である。さらにこの実施形態では、スクリーン２２は、上記リンク導体２９を含む別個の電線３０を介して制御回路１９に接続されている。このリンク導体２９は他の実施形態と同様、回路１９に接続されてもよい(この構成は本発明の他の実施形態においても可能であろう)。
【００４０】
シート２が複数の容量センサー２０を有する場合、これらセンサーは異なるタイプであってもよく、しかもそれら全てが本発明にしたがって実施される必要はないことに留意すべきである。
【００４１】
さらに、上記容量センサーおよび制御装置の少なくとも一つから形成された検出システムは、車両用シート以外の用途でも利用できることに留意すべきである。たとえば、この検出システムは、車両のダッシュボード、車両の屋根、ステアリングホイール、ドア、その他に組み合わせることができる。
【００４２】
最後に、本発明の全ての実施形態に関して、容量センサーの電極(電極群)２１は導電スクリーン２２に接して配置される必要はないことにもまた留意すべきである。スクリーン２２は、電極(電極群)２１の数センチメートル(たとえば３ｃｍないし８ｃｍ)下方に配置可能であり、これによって上記スクリーンは、たとえば、シートのパッドに付属する合成フォームの厚み分だけ電極(電極群)から離間させられる。この状況下では、導電スクリーンは、その上にシートの対応する部分が取り付けられる弾力シートによって選択的に形成可能である。
【００４３】
本発明の実施形態の全てに関して、スクリーン２２はいかなる導電部材(導電箔、導電グリル、導電メッシュ、導電織物、導電フォーム、その他)から構成されてもよく、それは、
・電極(電極群)２１によって占有される表面積よりも概して大きな表面積を提供し、
・検出区域７と向き合うその面上で容量センサーの電極(電極群)２１を実質的に完全に覆い、
・電極(電極群)２１から電気的に絶縁されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態を構成する検出システムを具備する車両の概略図である。
【図２】図１の装置での使用に好適な容量センサーの平面図である。
【図３】図１のIII-III線での詳細断面図であり、シートプロパー内の適所に存在する場合の容量センサーを示している。
【図４】図１の車両の容量センサー用の制御回路の断片的ブロック線図である。
【図５】図２に類似の図であり、本発明の変形例を示している。
【図６】図２に類似の図であり、本発明の変形例を示している。
【図７】図２に類似の図であり、本発明の変形例を示している。
【図８】図２に類似の図であり、本発明の変形例を示している。
【符号の説明】
【００４５】
１  自動車
２  シート
３  シートプロパー
４,６  支持面
５  背部
７  収容スペース(検出区域)
８  ユーザー
９  膨張式エアバック
１０  ステアリングホイールの中央部
１１  ステアリングホイール
１２,１３  炸薬
１４  制御装置
１６  衝撃センサー
１７  容量測定装置
１８  電子式中央処理ユニット
１９  制御回路
２０  容量センサー
２１  電極
２２,２２ａ,２２ｂ  導電スクリーン
２３  パッド
２５  絶縁シート
２６  導電体
２７  導電シールド
２８  絶縁シース
２９  リンク導体
３０  電線
３１,３２,３３  スイッチ装置
３４  カウンター装置
３５  マイクロプロセッサー
【図１】
2006518033.tif 000003
【図２】
2006518033.tif 000004
【図３】
2006518033.tif 000005
【図５】
2006518033.tif 000006
【図６】
2006518033.tif 000007
【図７】
2006518033.tif 000008
【図４】
2006518033.tif 000009
【図８】
2006518033.tif 000010
【国際調査報告】
2006518033.tif 000011
2006518033.tif 000012
2006518033.tif 000013
2006518033.tif 000014