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JP3919976B2 - 車両用シートの着座乗員判定装置 - Google Patents
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JP3919976B2 - 車両用シートの着座乗員判定装置 - Google Patents

車両用シートの着座乗員判定装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用シートの着座乗員判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、車両用エアバッグシステムに採用されるシートの着座状態判定装置においては、シートの着座乗員を判定するにあたり、当該シートの着座部内に圧力センサを埋設し、この圧力センサにより着座乗員の体重を検出するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記着座状態判定装置では、着座乗員がシートの着座部上にて様々な姿勢をとる場合、当該着座乗員の体重が分散して着座部上にかかる荷重そのものが変動する。例えば、着座乗員が、後方に倒れたシートの背もたれ部にもたれている場合には、当該着座乗員の体重は背もたれ部に分散し、また、着座乗員が足を伸ばしたり組んだりしている場合には、着座乗員の体重が車両の床側に分散する。このため、圧力センサにより着座乗員の体重を検出するのみでは、当該着座乗員が子供か大人かにつき正しく判定できないという不具合が生ずる。
【0004】
そこで、本発明は、以上のようなことに鑑み、乗員のシートの着座部に対する着座面積は当該着座乗員の体重の分散による影響を受け難いことを活用して、シートの着座乗員の種類を精度よく判定するようにした車両用シートの着座乗員判定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】
上記課題の解決にあたり、請求項1に記載の発明によれば、車両用シート(10)の着座部(10a)内にてその着座面(11)に並行にかつ面状に分散して位置する複数のセンサ部(S)を備え、シートに対する乗員の着座状態に応じて着座面にかかる荷重を複数のセンサ部によりその位置に応じて検出するシートセンサ(20)と、複数のセンサ部のうち着座面に対する荷重に応じて出力を発生するセンサ部の出力の和を算出する手段(110)と、複数のセンサ部のうち着座面に対する荷重に応じて出力を発生するセンサ部の個数を算出する手段(130)と、前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数とに基づいて着座乗員の種類を判定する第1の判定手段170)とを備える車両用シートの着座乗員判定装置が提供される。
【0006】
このように、複数のセンサ部のうち着座面に対する荷重に応じて出力を発生するセンサ部の個数及びその出力の和に応じて着座乗員の種類を判定するので、この判定精度を向上できる。
【0007】
また、請求項に記載の発明によれば、第1の判定手段は、前記出力の和と前記センサ部の個数とを座標軸とする二次元座標上で右下がりに変化する線を判定基準とし、その線に対して、前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数に応じて決まる前記二次元座標上の位置が前記二次元座標上の原点側にあるか否かで、着座乗員の種類を判定する
【0008】
このように、算出された出力の和と算出されたセンサ部の個数に応じて決まる二次元座標上の位置が、二次元座標上で右下がりに変化する線に対して二次元座標上の原点側にあるか否かで着座乗員の種類を判定しているから、乗員の種類の判定誤差を最小限に抑制できる。
【0009】
ここで、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の車両用シートの着座乗員判定装置において、さらに、前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数とによる二次元座標上の位置が、着座面上に物体があるときに特定される二次元座標上の領域に属するか否かで、着座面上に物体があるか乗員が着座しているかを判定する第2の判定手段(150)を備える。
【0010】
これにより、乗員と物体をもさらに区別しつつ請求項に記載の発明の作用効果を達成できる。
【0011】
また、請求項に記載の発明によれば、請求項又はに記載の車両用シートの着座乗員判定装置において、第1の判定手段は、記二次元座標上で右下がりに変化する線を前記原点を中心とする円弧として、着座乗員の種類の判定を行うようにしても、請求項又はに記載の発明と同様の作用効果を達成できる。
【0012】
また、請求項に記載の発明によれば、請求項又はに記載の車両用シートの着座乗員判定装置において、第1の判定手段は、記二次元座標上で右下がりに変化する線を所定の直線状線分として、着座乗員の種類の判定を行うようにしても、請求項又はに記載の発明と同様の作用効果を達成できる。
【0013】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る自動車用シートの着座乗員判定装置のブロック図である。当該自動車は、図2にて示すようなシート10を車室内に備えており、このシート10は、当該自動車の車室内床面L上に固定した着座部10aと、背もたれ部10bとにより構成されている。
【0015】
当該着座乗員判定装置は、図1にて示すごとく、シートセンサ20と、このシートセンサ20に接続したマイクロコンピュータ30とを備えている。シートセンサ20は、平板状のもので、このシートセンサ20は、図2にて示すごとく、着座部10a内にその着座面11に並行に埋設されている。
【0016】
シートセンサ20は、図3(b)にて示すごとく、電気絶縁性を有する弾性樹脂材料からなる上下両壁21、22を備えており、これら上下両壁21、22は剛性材料からなる隔壁23を介して互いに平行に設けられている。隔壁23は、上下両壁21、22間に狭隙(例えば、0.2mm)を与えるように当該上下両壁21、22により挟持されており、この隔壁23は、上下両壁21、22間の狭隙をマトリクス状に区画して複数の狭隙部23aを形成している。
【0017】
各狭隙部23aは、図3(a)にて示すごとく、円形の平面形状を有しており、これら各狭隙部23aの上下両内面には、各抵抗膜23b、23cが、導電性抵抗材料により形成されている(図3(b)参照)。
【0018】
このように構成したシートセンサ20においては、狭隙部23a毎に、狭隙部23a、その両抵抗膜23b、23c及び上下両壁21、22のうち当該狭隙部23aに対応する各壁部が、それぞれセンサ部Sを構成する。なお、図3では、便宜上、9個のセンサ部Sしか示されていないが、これら各センサ部Sは、さらに、多い数でマトリクス状に位置している。
【0019】
しかして、乗員が着座部10a上に着座したとき、センサ部S毎に、上壁21が狭隙部23aに対応する壁部にて下方に撓んで抵抗膜23bが対応の抵抗膜23cに接触したとき、この接触圧力の大きさに逆比例して抵抗値を変化させる。ここで、各センサ部Sは互いに並列接続されており、当該各センサ部Sは、それぞれ、その抵抗値に応じた荷重mを表す出力を発生する。
【0020】
マイクロコンピュータ30は、図4にて示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実行し、この実行中において、乗員の種類の判定処理をする。
【0021】
このように構成した本実施形態において、マイクロコンピュータ30が図4のフローチャートに従いコンピュータプログラムの実行を開始すれば、ステップ100においてシートセンサ20の出力が入力される。例えば、当該車両の乗員がシート10に着座しておれば、当該乗員の体重が荷重としてシートセンサ20にかかる。この場合、当該乗員のお尻がシート10の着座部10aとの着座面積を決定する。
【0022】
従って、シートセンサ20においては、全センサ部Sのうち上記着座面積に対応する各センサ部Sが乗員の荷重に応じた抵抗値に対応する荷重を表す出力を発生する。このため、この出力がマイクロコンピュータ30に入力される。
【0023】
ついで、ステップ110において、乗員の全荷重Mが次のようにして算出される。即ち、各センサ部Sのうち上記着座面積に対応する各センサ部Sの出力に基づきその各荷重mの和が乗員の全荷重Mとして算出される。
【0024】
その後、ステップ120において、各荷重mがそれぞれしきい値mthと比較判定される。ここで、しきい値mthよりも大きい荷重mについての各センサ部Sの出力との関係において順次YESと判定される。ついで、ステップ130において、ステップ120においてYESと判定された荷重mに係るセンサ部Sの個数(以下、センサ部個数Aという)が上記着座面積として算出される。
【0025】
以上のようにして全荷重M及びセンサ部個数Aが算出されると、ステップ140において、乗員の種類を判定する指標OSが次の数1の式に基づき算出される。
【0026】
【数1】
OS={(M/C1)2+(A/C2)21/2
この数1の式において、各符号C1、C2は定数を表す。
【0027】
ここで、数1の式を導入した根拠について説明する。上記乗員が大人の場合、この大人がシート10に通常の姿勢でもって着座しているときには、大人の体重は、図5にて白丸aの位置にて集中的に着座部10a上に全荷重としてかかる。また、このような状態から大人がシート10の背もたれ部10bを倒してもたれる場合には、センサ部個数Aに変化はないが、着座部10aに対する全荷重Mが図5にて矢印bにて示すように減少する。一方、上記通常の状態から大人が足を組んだり膝を立てたりすると、センサ部個数Aが図5にて矢印cに示すごとく減少する。従って、シート10に着座した大人がその着座状態から様々な姿勢をとった場合、図5にて示す閉曲線dで囲われる領域(以下、変化領域Raという)内において全荷重M及びセンサ部個数Aが変動する。
【0028】
また、上記乗員が小人である場合、小人の体重は大人の体重よりも軽いし、小人の着座部10aに対する着座面積は大人の着座部10aに対する着座面積よりも小さい。従って、小人がシート10に通常の姿勢でもって着座しているときには、小人の体重は、図6にて白丸eの位置にて集中的に着座部10a上に全荷重としてかかる。また、このような状態から小人がシート10の背もたれ部10bを倒してもたれる場合には、センサ部個数Aに変化はないが、着座部10aに対する全荷重Mが図6にて矢印fにて示すように減少する。一方、上記通常の状態から小人が足を組んだり膝を立てたりすると、センサ部個数Aが図6にて矢印gに示すごとく減少する。
【0029】
従って、シート10に着座した小人がその着座状態から様々な姿勢をとった場合、図6にて示す閉曲線hで囲われる領域(以下、変化領域Rbという)内において全荷重M及びセンサ部個数Aが変動する。また、小人は、上述のごとく、大人よりも軽く着座面積も小さいため、変化領域Rbは変化領域Raよりも図6にて示す方向にずれて位置する。
【0030】
これら両変化領域Ra、Rbを利用して乗員が大人か小人かにつき判定する基準として、図6にて示すごとく互いに直交する両直線X1、Y1のいずれかを採用した場合、判定誤差ΔEが図6にて示すごとく発生するおそれがある。なお、両直線X1、Y1は、原点Oを基準とする直交座標軸X、Yにそれぞれ平行となっている。
【0031】
上記判定誤差に対しては、図7にて示すごとく上記判定基準として、両変化領域Ra、Rbの境界を斜めに通る円弧iを採用すれば、当該判定誤差ΔEは最小限に抑制することができる。そこで、この点に着目して、原点Oを中心とし円弧iを円周の一部とする円の方程式を上記数1の式として採用することとした。これに伴い、数1の式において、定数C1、C2は、円弧iを特定するように決定する。
【0032】
次に、ステップ150において、乗員が着座部10aに着座しているか或いは物体が着座部10a上に置かれているかが判定される。
【0033】
この判定にあたり用いられる判定基準は次のようにして定められている。乗員の全荷重Mとセンサ部個数Aとの関係を調べたところ、図8にて符号jで示すようにほぼ直線的な帯状に分布する特性が得られた。また、この特性jの中身を分析すると、上記変化領域Ra或いはRbに含まれる全荷重M、センサ部個数Aで特定されることが分かった。
【0034】
また、着座部10a上に物体(例えば、チャイルドシート)を置いた場合、この物体の全荷重Mとセンサ部個数Aとの関係は、上記特性jを挟む両斜線領域P、Q(図9参照)により特定されることが分かった。ここで、両斜線領域P、Qの各対向直線P1、Q1が特性jに対する境界を特定する。
【0035】
そこで、次の両数2、数3の式で特定される各直線(上記対向直線P1、Q1)間にセンサ部個数A及び全荷重が属するか否かをステップ150における判定基準として採用することとした。
【0036】
【数2】
A=αM+β
【0037】
【数3】
A=γM+δ
但し、数2、数3の各式において、α、βは、上記対向直線P1を満足するように決定される。また、γ、δは、上記対向直線Q1を満足するように決定される。
【0038】
しかして、数2及び数3の両式で特定される両直線P1、Q1の間の領域にセンサ部個数A及び全荷重Mが属しない場合には、ステップ150における判定がNOとなる。これに伴い、ステップ160にて、着座部10a上には物体が置かれていると判定される。
【0039】
一方、ステップ150における判定がYESとなる場合には、乗員が着座部10a上に着座していることから、ステップ170において着座乗員が大人か小人かにつき判定される。現段階にて、指標OSが基準指標OSoと比較判定される。ここで、基準指標OSoは上記円弧i(図7参照)を特定する数1の式により与えられた指標OSでもって設定されている。
【0040】
しかして、ステップ140での指標OSが基準指標OSoよりも大きければステップ170にてYESと判定される。これに伴い、ステップ180において、着座乗員は大人と判定される。一方、指標OSが基準指標OSo以下であれば、ステップ170における判定がNOとなる。これに伴い、ステップ190において着座乗員は小人と判定される。
【0041】
このようにステップ170における判定にあたり、判定基準として採用した基準指標OSoは、上述のごとく、円弧iを特定する数1の式により与えられた指標OSであるから、着座乗員が大人か小人かの判定誤差ΔE(図7参照)は、直線X1或いはY1を判定基準を用いた場合の判定誤差ΔE(図6参照)に比べて非常に小さくなる。その結果、着座乗員が大人か小人かの判定精度が著しく向上する。
【0042】
よって、ステップ170におけるYESとの判定結果を用いて、例えば、当該自動車に搭載のエアバッグシステムにおけるエアバッグの動作を禁止するようにすれば、この禁止精度を著しく向上できる。従って、着座乗員が大人であるとの誤判定に伴うエアバッグの誤動作を確実に防止でき、小人をエアバッグによる加害性から確実に保護し得る。また、また、ステップ150におけるNOとの判定結果を用いれば、シート10の着座部10aに乗員が着座していない場合にエアバッグの展開を禁止することができ得る。
【0043】
ちなみに、シートセンサ10が6×8(=48)個のセンサ部Sを有する場合において、体重約27kgの平均的な6才の子供を小人として例にとり、また、体重約50kgの小柄な女性を大人として例にとって、上記6才の子供或いは小柄な女性がシート10に着座した場合について調べてみた。
【0044】
上記6才の子供が通常の姿勢でシート10に着座したときには、シートセンサ20の各センサ部Sの出力荷重は、図10(a)にて示すような分布となった。また、上記小柄な女性が通常の姿勢でシート10に着座したときには、シートセンサ20の各センサ部Sの出力荷重は、図10(b)にて示すような分布となり、当該女性が、その通常の姿勢から、倒した背もたれ部10bにもたれた状態になると、シートセンサ20の各センサ部Sの出力荷重は、図10(c)にて示すような分布となった。但し、ステップ120でのしきい値mthを10g/cm2とした。
【0045】
以上の分布によれば、図10(a)の場合、10g/cm2以上の荷重のセンサ部Sの個数は15個であり、その荷重の総和は430gであった。また、図10(b)の場合、10g/cm2以上の荷重のセンサ部Sの個数は24個であり、その荷重の総和は620gであり、図10(b)の場合には、10g/cm2以上の荷重のセンサ部Sの個数は22個であり、その荷重の総和は420gであった。
【0046】
また、図10において、領域W1は、センサ部Sの荷重が40乃至50g/cm2の範囲にあり、領域W2は、センサ部Sの荷重が30乃至40g/cm2の範囲にあり、領域W3は、センサ部Sの荷重が20乃至30g/cm2の範囲にあり、領域W4は、センサ部Sの荷重が10乃至20g/cm2の範囲にあり、また、領域W5は、センサ部Sの荷重が0乃至10g/cm2の範囲にある。
【0047】
しかして、図10(a)及び(b)から、共に、同じ姿勢であれば、体重に対応した荷重の総和が得られ、従来からの手法によって乗員の種類の判定が可能であるが、図10(c)では、全体的に荷重が低くなっているため、図10(a)の場合の荷重の総和とほぼ等しい。但し、しきい値mthを10g/cm2としてセンサ部個数Aを計算することにより、乗員の体格に応じた違いが表れてくる。そこで、上述と同様にして指標OSを図10(a)、(b)及び(c)の場合について求めると、6才の子供の場合にはOS=0.28となり、小柄の女性の場合には、通常の姿勢のときOS=0.37となり、背もたれ部10bにもたれているときにはOS=0.43となる。従って、これら指標を用いれば、小人と大人の識別判定が精度よくなされ得ることが分かる。
【0048】
図11は、上記実施形態の変形例を示している。この変形例においては、上記実施形態にて述べた数1の式に代えて、次の数4の式が採用されている。
【0049】
【数4】
A=εM+ζ
この数4の式の導出根拠について説明する。図11において、図7にて示す円弧iに代えて、両領域Ra、Rbの境界を斜めに通る線分kを採用しても、判定誤差Eを、図11にて示すごとく、最小限に抑制することができる。
【0050】
そこで、この点に着目して、線分kに一致する直線式を上記数4の式として採用した。これに伴い、数4の式において、勾配ε及び切片ζは、直線kを特定するように決定する。これにより、判定誤差ΔEは、図11にて斜線で示す円弧領域に抑制される。
【0051】
また、上記実施形態にて述べたフローチャートのステップ170においては、基準指標OSoとして、直線kを特定する直線式の切片が採用されている。また、ステップ140では、ステップ110及び130で求めた全加重M及びセンサ部個数Aに基づき数4の式から切片ζが指標OSとして算出される。
【0052】
そして、ステップ170では、OSo=直線kで与えられる切片ζを判定基準として、ステップ130でのOS=ζに基づき乗員の種類が上記実施形態と同様に判定される。これによっても、上記実施形態にて述べたと同様の作用効果を達成できる。
【0053】
なお、本発明の実施にあたり、両変化領域Ra、Rbを区別する判定基準は、図7の円弧iや図11の線分kによるものに限ることなく、図7或いは図11にて図示左上方から右下方に向けて下がりに変化することで両変化領域Ra、Rbをその境界にて仕切る線によるものであればよい。従って、図7或いは図11において変化領域Rbの変化領域Raからのずれ方向に対する法線に並行な線であって両変化領域Ra、Rbの境界を仕切る線を利用して、基準点(図7或いは図11での原点0)からの距離を準指標として用いればよい。
【0054】
また、本発明の実施にあたり、自動車に限ることなく、一般に車両用シートに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】シートに対する乗員の着座状態及びシートセンサの埋設図状態を示す模式的側面図である。
【図3】(a)は図1のシートセンサの模式的平面図であり、(b)は当該シートセンサの部分拡大断面図である。
【図4】図1のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートである。
【図5】シートに通常の姿勢で着座している大人の姿勢の変化に応じたセンサ部個数Aと全荷重Mとの関係を示す図である。
【図6】シートに通常の姿勢で着座している小人の姿勢の変化に応じたセンサ部個数Aと全荷重Mとの関係を、図5の大人の場合と共に示す図である。
【図7】図6のセンサ部個数Aと全荷重Mとの関係において指標OSを算出するための説明図である。
【図8】乗員がシートに着座した場合のセンサ部個数Aと全荷重Mとの関係を示すグラフである。
【図9】シートの着座部に物体をおいた場合のセンサ部個数Aと全荷重Mとの関係を図8のグラフと共に示す説明図である。
【図10】(a)は6才の子供がシートに通常の姿勢で着座している場合の各センサ部Sの出力荷重の分布図であり、(b)は小柄な女性がシートに通常の姿勢で着座している場合の各センサ部Sの出力荷重の分布図であり、(c)は小柄な女性が図10(b)の姿勢の状態から、倒した背もたれ部にもたれている場合の各センサ部Sの出力荷重の分布図である。
【図11】上記実施形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
10…シート、10a…着座部、10b…背もたれ部、
20…シートセンサ、30…マイクロコンピュータ、S…センサ部。

Claims (4)

  1. 車両用シート(10)の着座部(10a)内にてその着座面(11)に並行にかつ面状に分散して位置する複数のセンサ部(S)を備え、前記シートに対する乗員の着座状態に応じて前記着座面にかかる荷重を前記複数のセンサ部によりその位置に応じて検出するシートセンサ(20)と、
    前記複数のセンサ部のうち前記着座面に対する荷重に応じて出力を発生するセンサ部の出力の和を算出する手段(110)と、
    前記複数のセンサ部のうち前記着座面に対する荷重に応じて出力を発生するセンサ部の個数を算出する手段(130)と、
    前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数とに基づいて前記着座乗員の種類を判定する第1の判定手段(170)とを備え、
    前記第1の判定手段は、前記出力の和と前記センサ部の個数とを座標軸とする二次元座標上で右下がりに変化する線を判定基準とし、その線に対して、前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数に応じて決まる前記二次元座標上の位置が前記二次元座標上の原点側にあるか否かで、前記着座乗員の種類を判定することを特徴とする車両用シートの着座乗員判定装置。
  2. さらに、前記算出された出力の和と前記算出されたセンサ部の個数とによる前記二次元座標上の位置が、前記着座面上に物体があるときに特定される前記二次元座標上の領域に属するか否かで、前記着座面上に物体があるか乗員が着座しているかを判定する第2の判定手段(150)を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用シートの着座乗員判定装置。
  3. 前記第1の判定手段は、前記二次元座標上で右下がりに変化する線を前記原点を中心とする円弧として、前記着座乗員の種類の判定を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用シートの着座乗員判定装置。
  4. 前記第1の判定手段は、前記二次元座標上で右下がりに変化する線を所定の直線状線分として、前記着座乗員の種類の判定を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用シートの着座乗員判定装置。
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