特許 6018213 車両用センサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018213

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】車両用センサシステム

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/02 20060101AFI20161020BHJP

   B62D 1/04 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/02 630Z

   B62D1/04

【請求項の数】19

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-536258(P2014-536258)

(86)(22)【出願日】2012年10月19日

(65)【公表番号】特表2015-502282(P2015-502282A)

(43)【公表日】2015年1月22日

(86)【国際出願番号】EP2012070777

(87)【国際公開番号】WO2013057263

(87)【国際公開日】20130425

【審査請求日】2015年7月9日

(31)【優先権主張番号】102011084903.3

(32)【優先日】2011年10月20日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512143350

【氏名又は名称】タカタ アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】カンドラー，マルクス

(72)【発明者】

【氏名】クレッチマール，アルブレヒト

【審査官】 高島 壮基

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５４１１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２６７４２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２８０１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３０５０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３７９９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｃ ７／６２

Ｂ６０Ｎ ２／４４

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｂ６２Ｄ １／０４

Ｇ０１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

− 導電性であるとともに電位が加えられることができる、平らなシールド要素、及び
− 前記シールド要素の一方の側部に配置される導電性構造を含む、少なくとも１つの静電容量式センサ要素、を含み、
− 前記導電性構造として、前記センサ要素は、縫い糸を形成するとともに前記シールド要素の前記一方の側部に縫い付けられる少なくとも１つのセンサ導体を含む、
車両用センサシステム。

【請求項2】

前記センサ導体は、前記シールド要素に形成される縫い目の底面糸又は表面糸を形成する、
請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項3】

前記シールド要素は、異なる材料の複数の相互に接続された層を含み、
前記層の少なくとも１つは、導電性であるとともにある電位にチャージされることができる、
請求項１又は２に記載のセンサシステム。

【請求項4】

導電性であるとともにある電位が加えられることができる前記層に加えて、前記シールド要素は、少なくとも１つの非導電層を含む、
請求項３に記載のセンサシステム。

【請求項5】

導電性であるとともにある電位が加えられることができる前記層は、前記シールド要素の少なくとも２つの前記非導電層の間に又は少なくとも２つの前記非導電層に隣接して、サンドイッチ構造に配置される、
請求項４に記載のセンサシステム。

【請求項6】

前記シールド要素は、金属糸の織物を有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項7】

前記シールド要素は、横糸及び縦糸を持つワイヤ織物を含み、
前記横糸及び前記縦糸は、加熱導体及び／又は前記センサ導体に対して、９０°と異なる角度だけずらされる、
請求項６に記載のセンサシステム。

【請求項8】

測定されることになる量を測定するために、変調された測定信号が前記センサ要素に加えられるとともに、前記測定信号の位相及び／又は振幅の変化が評価される、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項9】

前記シールド要素を前記センサ要素と同じ電位に駆動する回路装置を有する、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項10】

電圧信号が前記シールド要素に加えられ、前記電圧信号は、前記センサ要素に加えられる前記測定信号と同じ位相を有する、
請求項８を引用する請求項９に記載のセンサシステム。

【請求項11】

前記センサ要素のための前記測定信号はまた、前記シールド要素に加えられる、
請求項１０に記載のセンサシステム。

【請求項12】

前記センサシステムは、車両ステアリングホイール又は車両シートに組み込まれるように、設けられるとともに形成される、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項13】

前記センサシステムは、前記シールド要素の他方の側部に配置される少なくとも１つの加熱要素を含む、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項14】

前記加熱要素は、前記シールド要素の前記他方の側部に縫い付けられる少なくとも１つの加熱導体を含む、
請求項１３に記載のセンサシステム。

【請求項15】

前記加熱導体はそれ自体が、前記シールド要素及び／又は少なくとも１つのさらなる縫い糸と織り合わされる縫い糸を形成する、
請求項１４に記載のセンサシステム。

【請求項16】

前記加熱導体は、前記加熱導体を前記シールド要素の前記他方の側部に固定する保持糸を用いて、前記シールド要素の前記他方の側部に縫い付けられる、
請求項１４に記載のセンサシステム。

【請求項17】

前記保持糸は、非導電材料で作られる、
請求項１６に記載のセンサシステム。

【請求項18】

前記センサ導体は、少なくとも１つのさらなる縫い糸と織り合わされる、
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のセンサシステム。

【請求項19】

前記センサ導体及び前記保持糸は、少なくとも１つの縫い目を形成し、そのようにすることで前記縫い目の底面糸及び表面糸を形成する、
請求項１６を引用する請求項１８に記載のセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両量センサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１から、車両のステアリングホイールのステアリングホイールリム又は車両のシートのセンサマット等の車両の構成要素に、静電容量式センサ要素を組み込むことが知られており、この静電容量式センサ要素は、静電容量式センサ要素の周囲への結合に依存して少なくとも１つの測定量を検出するとともに評価する評価ユニットに接続される。センサ要素と電気加熱要素との間の定められた距離を提供するために、静電容量式センサ要素は、内部導体の形態で形成される電気加熱要素を囲む外部導体として設計される
センサ要素がステアリングホイールリムに組み込まれるさらなる構成は、特許文献２及び特許文献３から知られている。

【0003】

電気加熱要素及び静電容量式センサ要素の両方を、車両のステアリングホイールのステアリングホイールリム又は車両のシートのセンサマット等の車両の構成要素に組み込む場合、電気加熱要素及び静電容量式センサ要素の相互の容量性の干渉を避ける又は少なくとも最小にするために努力がなされなければならない。１つの問題は、静電容量式センサ要素と加熱要素の電熱線との間の寄生容量が電熱線の温度に依存して変化し、したがって制御することが不可能であるという事実によって示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＤＥ １０ ２００９ ０５５ ４２４ Ａ１

【特許文献2】ＤＥ １０ ２００６ ０３１ ２０７ Ｂ３

【特許文献3】ＤＥ １０ ２００７ ０２４ １４１ Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、本発明の根底にある目的は、寄生容量との静電容量式センサ要素の干渉を避ける又は最小にする静電容量式センサ要素を持つセンサシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を持つセンサシステムによって解決される。本発明の態様は、従属請求項に示される。

【0007】

本発明は、平らなシールド要素及び導電性構造を持つ少なくとも１つの静電容量式センサ要素を含むセンサシステムを特徴とする。導電性構造として、センサ要素は、縫い糸を形成するとともにシールド要素の一方の側部に縫い付けられる少なくとも１つのセンサ導体を含む。

【0008】

本発明によれば、寄生容量に対するシールドは、シールド要素によって達成され、加熱要素は必ずしも提供される必要はない。センサ導体を縫い糸として形成することによって、センサ導体は、シールド要素に直接縫い込まれることができ、これはセンサ導体のシンプルなおかつ安全な構成を可能にする。

【0009】

本発明の１つの態様では、シールド要素は、１つの層のみからなるのではなく、異なる材料の幾つかの相互に接続された層を含むことが提供される。層の少なくとも１つは、導電性であるとともにある電位にチャージされることができる。例えば、導電性であるとともにある電位にチャージされることができる層に加えて、シールド要素は、接着されることができる材料、発泡材料又はフリースで作られた少なくとも１つのさらなる層を含むことが提供され得る。

【0010】

さらに、シールド要素は、金属糸の織物を含み、この金属糸の織物はシールド要素の層又はシールド要素全体を形成する、ことが提供され得る。センサ導体及び加熱導体は、所望の方法でこのような金属織物の２つの側部に縫い付けられる。センサ導体及び加熱導体の両方は、絶縁体、例えば、塗料絶縁体を備えることが提供され得る。

【0011】

本発明のさらなる態様では、センサシステムは、シールド要素をセンサ要素と同じ電位に駆動する回路装置を有することが提供される。これは、例えばオペアンプを用いて達成され得る。その１つの例示的な実施形態は、電圧信号がシールド要素に加えられ、このシールド要素は、センサ要素に加えられる測定信号と同じ位相を有する。シールド要素に加えられる電圧信号が測定信号も提供する同じ回路アセンブリによって提供されることが提供され得る。これは、信号又は電圧の等しい位相の状態が単純な方法で提供されることができるという利点を含む。センサ要素のための測定信号がシールド要素に直接加えられる、すなわち、同じものがさらにシールド要素において定められた電位を提供するのに役立つことも提供することができる。

【0012】

回路装置によってシールド要素をある電位に能動的に駆動することによって、寄生容量に対する「能動シールド」が提供される。寄生容量は、望ましくない方法で静電容量式のセンサ要素の容量の測定に影響する静電容量、例えば、加熱要素の電熱線の静電容量又はステアリングホイール骨格の静電容量、であることを意図される。シールド要素をセンサ又はセンサによって提供される電極と同じ電位に設定する増幅回路を使用することによって、シールド要素と静電容量式のセンサとの間の静電容量が、理想的な場合には完全に抑えられる。したがって、測定されるべき容量の変化のみが理想的な場合に残される。

【0013】

しかし、本発明によれば、シールド要素が、センサ要素と同じ電位に能動的に駆動されることが絶対に必要ではないことが留意されるべきである。他方では、シールド要素が、センサ要素の電位以外の電位に駆動されることが代替的に提供され得る。シールド要素が規定された電位を有する限り、静電容量式センサ要素の電位に対する差が、測定オフセットを介して補償され得る。他方、代替的にシールド要素をある電位に能動的に駆動することを控えることができる、及び、単にシールド要素をある固定された又は可変の電位と電気的に導電的に接続するように提供され得る。この場合もまた、シールド要素は、寄生容量に対する効果的な保護を提供する。

【0014】

本発明によるセンサシステムは、例えば、車両のステアリングホイールのステアリングホイールリムに組み込まれる。例えば、シールド要素、加熱要素及びセンサ要素が、同軸配置で、すなわち、層又は面が上下に配置されて、ステアリングホイールリムに形成される。

【0015】

本発明のさらなる態様は、本発明によるセンサシステムが車両のシートに組み込まれることを提供する。このような組み込みは、例えば、シートクッションとシートカバーとの間に配置されるセンサマットに行われる。シールド要素、少なくとも１つの加熱要素及び少なくとも１つの静電容量式センサ要素は、例えば、センサマットの異なる面における平面配置で実現される。

【0016】

本発明のさらなる独立した態様によれば、センサシステムは、導電性であるとともに電位が加えられ得る平らなシールド要素を含む。少なくとも１つの加熱要素は、シールド要素の第１の側部に配置され、少なくとも１つの静電容量式センサ要素は、これは導電性構造を含み、シールド要素の第２の側部に配置される。

【0017】

加熱要素と静電容量式センサ要素との間に平らなシールド要素を設けることによって、加熱要素及びセンサ要素は、静電容量的に分離される。特に、静電容量式センサ要素の容量性電界が、加熱要素及び特にその温度依存寄生容量によって影響されることが大いに防がれる。

【0018】

加熱要素はむしろ、静電容量の観点では、シールド要素によって隠される。加熱要素の静電容量を隠すことに加えて、この静電容量から隠すこと及び静電容量式センサ要素の電界への結果として生じる干渉は、さらなる金属製の物体が同様に、静電容量式センサ要素の観点からシールド要素の後ろになるような場合、さらなる金属製の物体の静電容量から隠すこと、例えば、ステアリングホイール骨格の静電容量から隠すこと等を含む。

【0019】

本発明によるセンサシステムの静電容量式センサ要素の導電性構造は、評価ユニットに接続可能な電極を形成する。評価ユニットは、静電容量式センサ要素又は同センサによって提供される電極の周囲への静電容量結合に依存する少なくとも１つの測定量を測定する。静電容量式センサ要素によって形成される電極の静電容量は、基準電位に対して測定されることが提供されることができ、この基準電位は、車両のボディ又は車両シートの構成要素等の車両の構成要素によって提供される。このような車両の構成要素は、仮想の第２の電極を示し、この仮想の第２の電極に対して静電容量が測定される。静電容量が、２つの電極の間又は静電容量式センサ要素の電極と基準電位との間に存在する媒質の誘電率に依存することがよく知られている。人体もまた誘電特性を有するので、人体又は体の一部の静電容量は、人体又は体の一部が静電容量式センサに近づくとき、変化し、これは、接続された評価ユニットによって検出される。例えば、ドライバの手が、本発明によるセンサシステムが組み込まれるステアリングホイールに触れるとき、静電容量の変化は、誘電率の関連した変化に起因して静電容量式センサの周囲に生じ、これは検出されるとともに評価される。

【0020】

静電容量式センサを用いて、そこにセンサが組み込まれる、考慮される車両の構成要素の近くの又は考慮される車両における人間又は体の一部の存在が、したがって検出され得る。本発明によるセンサシステムは概して、規定された領域における乗員又は乗員の体の一部の存在を検出するために提供される。

【0021】

静電容量式センサ要素の静電容量の変化を評価ユニットによって検出するために、様々な測定方法が考えられる。例えば、静電容量式センサ要素の静電容量は、その共振周波数及び／又は位相及び／又は発振振幅が静電容量の変化とともに変化する共振回路の一部であることが提供される。他の例示的な実施形態によれば、評価ユニットは、変調された測定信号を静電容量式センサに加える。例えば、これは交流電流又は交流電圧であり、低周波数又は高周波数であり得るある周波数を持つこの交流電流又は交流電圧は、静電容量式センサ要素及びその導電構造に供給される。静電容量の変化は、このような測定信号の位相及び／又は振幅の変化を評価することによって検出される。

【0022】

交流電流又は交流電圧は、例えば、低周波数タイプであり、例えば、８０Ｈｚと１５０Ｈｚとの間の周波数、例えば、１２０Ｈｚの周波数を有する。しかし、原理的には、他の及びより高い周波数もまた使用されることができる。

【0023】

本発明による解決方法は、光学的に満足であるとともに、特に、加熱要素及び／又はセンサ要素が、例えば、ステアリングホイールの皮の表面等、隣接する面に対して突出することを避けるという、さらなる利点を有する。本発明による解決方法は、平らなシールド要素を提供し、このシールド要素の両方の側部に、加熱要素及び静電容量式センサ要素が組み込まれる。加熱要素及びセンサ要素は、したがって、異なる面にあり、これはスペースの問題を回避する。外側の要素（加熱要素又は静電容量式センサ要素）をシールド要素に埋め込むことの可能性に起因して、例えば、ステアリングホール表面上で、外側に向かって突出することを避けることができる。

【0024】

本発明による解決方法のさらなる利点は、加熱要素及び静電容量式センサ要素の両方を平らなシールド要素に組み込むことによってセンサシステムが提供されることからなり、これは、取扱いが容易であり、車両の構成要素に容易に組み込むことができる。

【0025】

本発明の１つの態様では、加熱要素は、シールド要素の一方の側部に縫い付けられる少なくとも１つの加熱導体を含む。このような縫い付けは一方では、加熱導体自体が、シールド要素及び／又は少なくとも１つのさらなる縫い糸又はワイヤと織り合わされるという意味で縫い糸を形成することを生じ得る。他方、加熱導体をシールド要素の一方の側部に縫い付けることは、追加的な保持糸を使うことによって達成され得る。このような追加的な保持糸を用いて、加熱導体は、シールド要素の一方の側部に縫い付けられ、保持糸は、加熱糸をシールド要素の考慮している側部に固定する。

【0026】

保持糸は非導電材料で作られることが提供され得る。これは、特に、保持糸が、センサ導体とともに縫い目を形成するとき−以下にさらに説明されるように−、有利になることができ、センサ導体及び保持糸は縫い目の表面糸及び底面糸を形成する。しかし、原理的には、保持糸が導電ワイヤによって形成されることが同様に提供され得る。このような導電ワイヤは、例えば、さらなるセンサ又はさらなる加熱回路のセンサワイヤ又は加熱ワイヤであり得る。

【0027】

センサ導体は原理的には、任意の１又はマルチパートの導電要素、例えば、ワイヤ、平らな導体又は伝導性プラスチック材料で形成された糸又は網、であることができる。

【0028】

１つの態様では、加熱要素及び静電容量式センサの両方が、縫い糸を形成するワイヤの形態の導体をそれぞれ含むことが提供され、一方の縫い糸は平らなシールド要素の一方の側部に配置され、他方の縫い糸は平らなシールド要素の他方の側部に配置される。相互の静電容量の干渉を避けるために、２つの糸が互いに接触しないことが有利であり得る。それに応じて、１つの態様では、２つの縫い糸の一方が、シールド要素の他方の側部に縫い糸の他方を固定する保持糸とともに縫い目を形成することが提供される。加熱導体が例えば、保持糸を用いてシールド要素の一方の側部に固定されるとき、この保持糸は、シールド要素の他方の側部に、センサ導体とともに縫い目を形成し、センサ導体及び保持糸は縫い目の表面糸及び底面糸を形成する。

【0029】

しかし、センサ導体が、保持糸を用いてシールド要素の他方の側部に縫い付けられ、一方の側部の加熱導体が縫い糸を形成する場合、加熱導体及び保持糸が、縫い目を形成し、そうすることで縫い目の表面糸及び底面糸を形成することが提供され得る。加熱導体及びセンサ導体が保持糸を用いてシールド要素のそれぞれの側部に固定されることも提供されることができ、この場合２つの保持糸が縫い目を形成する。

【0030】

全ての場合において、平らなシールド要素は、加熱導体（シールド要素の一方の側部の）のための及びセンサ導体（シールド要素の他方の側部の）のための担持材料として機能する。これらの導体は次に、直接又は少なくとも１つの追加的な保持糸を用いて、縫い合わされる。

【0031】

本発明は、図面を参照して幾つかの例示的な実施形態を用いて以下に詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】部分断面斜視図で、車両のステアリングホイールのステアリングホイールリムの構造を概略的に示し、シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素がステアリングホイールリムに組み込まれる。

【図2】図１のステアリングホイールリムを断面で概略的に示す。

【図3】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサシステムの例示的な実施形態の概略的な表現を示し、センサ要素は縫い糸として形成される。

【図4A】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4B】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4C】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4D】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4E】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4F】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図4G】シールド要素、加熱要素及び静電容量式センサ要素を持つセンサ装置の例示的な実施形態を示し、異なる層が存在し、この層はシールド要素及び／又は隣接する層を形成する。

【図5】ステアリングホイールに組み込まれたセンサの例を使用して静電容量式に動作するセンサの動作原理を示す。

【図6】センサシステムのために測定信号及び電圧信号を供給するための回路装置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

図１は、車両のステアリングホイールのステアリングホイールリム１０の構造の部分断面斜視図を示す。その内部に、ステアリングホイールリム１０は、誘電体２によって囲まれる金属骨格１を含む。誘電体２は例えば、ポリウレタンフォーム又は合成ゴム等、発泡材料から成る。誘電体２が異なる材料の幾つかの層からなることも提供され得る。誘電体２は以後フォーム層とも称される。

【0034】

フォーム層２は、１又は複数の加熱要素を含む加熱層３によって囲まれる。特に、加熱層３は、電圧が加えられるとすぐに、そのオーム抵抗のために熱くなる導電材料を有する。このような導電材料は、例えば、加熱層３に形成される電熱線によって形成される。以下では、加熱要素が加熱層を形成するので、加熱層３と同加熱層に形成された加熱要素との間に、区別はなされない。

【0035】

外側に向かって、加熱層３は、シールド要素４によって隣接される。シールド要素４は、導電性であるとともに、例えば導体パッドを介して、電位が加えられることができる、少なくとも１つの層を含む。このような導電層に加えて、シールド要素４がさらなる層を含むことが提供され得る。その例示的な実施形態は図４Ａ乃至４Ｇを参照して説明される。

【0036】

シールド要素４は、少なくとも１つの静電容量式センサ要素を含むセンサ層５によって囲まれる。静電容量式センサ要素は、少なくとも１つのシングル又はマルチパート導電要素を有し、このシングル又はマルチパート導電要素は、検討している例示的な実施形態では、センサワイヤによって形成される。センサワイヤの代わりに、静電容量特性を持つ他の導電要素、例えば、平らな導体又は導電性ホイルもまた用いられることができる。以下では、静電容量式センサ要素がセンサ層を形成するので、センサ層５と同センサ層に形成される静電容量式センサ要素との間に、区別はなされない。

【0037】

センサ層５は、ステアリングホイールリム１０のカバー６によって隣接され、このカバーは例えば、皮で作られるとともにステアリングホイールリム１０の外殻に対応する。

【0038】

加熱要素３、シールド要素４及びセンサ要素５は、ステアリングホイールリムに同軸配置で配置されるとともにステアリングホイールリム１０の連続する層を形成する。

【0039】

静電容量式センサ要素５に対して、評価ユニット（図示せず）が付随し、この評価ユニットは、静電容量式センサ要素の基準電位への静電容量結合に依存して、測定量、例えば、電流を測定することの変化を測定する。このような評価ユニットは、例えば、特許文献１に記載され、ここに参照される。

【0040】

このような評価ユニットを用いて、乗員又は他の物体が静電容量式センサ要素５の周囲に存在するかどうかが検出されることができる。対応する測定原理は図５に概略的に示されるとともに同図を参照して以下に説明される。

【0041】

ステアリングホイールＬ及び車両のシャシーＣが概略的に示される。ステアリングホイールＬは、ステアリングホイールリムＬに組み込まれた静電容量式センサ要素の導電構造によって提供される電極Ｅｌ１を形成する。車両シャシーＣは、基準電位、通常グランド電位を提供する、仮想第２電極Ｅｌ２を形成する。電極Ｅｌ１、Ｅｌ２間に、電界Ｅが存在する。その強さ、したがって電極Ｅｌ１、Ｅｌ２間の静電容量は、電極Ｅｌ１、Ｅｌ２間の電界にある誘電体によって影響される。このような誘電体はまた人体でもある。人体が電極Ｅｌ１に近づくほど、静電容量の変化が大きくなる。

【0042】

運転席Ｓにいる人Ｐがステアリングホイールリムに触れ、そのため運転者の手が電極Ｅｌ１のすぐ近くなるとき、これは、静電容量式センサ要素の静電容量の強い変化につながる。したがって、ステアリングホイールに手を置くこと又はステアリングホイールから手を持ち上げることが、静電容量測定を介して検出されることができる（いわゆる手離し認識）。

【0043】

記載される動作原理は、人の存在を検出するための静電容量式センサ装置が、同様に、例えば車両のシートＳに、例えば、シートカバーとシートクッションとの間に位置するセンサマットの形態で、組み込まれることもできることを明らかに示す。他の応用は、安全ベルトシステムにおける静電容量式センサ装置の配置である。

【0044】

静電容量の測定では、静電容量式センサ要素の考慮している電極、例えば図５の電極Ｅｌ１が、意味のある測定を邪魔する又は妨げる寄生容量にできる限り小さくさらされることが重要である。図１に記載される構造では、しかし、このような寄生容量は原理的に、センサ要素５と加熱要素３との間及びセンサ要素５と金属骨格１との間に存在する静電容量によって形成される。これは、図２を参照して以下に説明される。

【0045】

図２は、図１によるステアリングホイールリムを通る断面の概略図を示し、骨格１は単純に断面において円で示され、層３、４、５は単純に円に示される。図１の層６は、図２に示されていない。導電シールド要素４なしで、寄生容量が、一方では骨格１とセンサ要素５との間に及び他方で加熱要素３とセンサ要素５との間に存在する。それ自体が知られた方法で、これらの静電容量は、それぞれの半径ｒ１、ｒ２、ｒ４の差及びフォーム層２の誘電率に依存する。寄生容量が変化することができしたがって測定結果を歪めることもまた考慮されるべきである。このような変化は、例えば、加熱されるとき、加熱要素３の電熱線が膨張し、それによって個々の層の間距離が変化されることで生じる。寄生容量の変化はまた、機械的な操作によって、例えば、ステアリングホイールリムが運転者によって作動されるときのフォーム層２の変形によって、もたらされ得る。

【0046】

導電性シールド要素４を使用することによって、これらの寄生容量は隠される。静電容量式センサ要素５はしたがって、所望の測定値に関連する静電容量のこれらの変化のみを検出する。

【0047】

したがって、導電性シールド要素４が設けられ、このシールド要素は、加熱要素３と静電容量式センサ要素５との間に位置するとともに、静電容量式センサ要素５を加熱要素３に対してシールドする。図１及び２の例示的な実施形態では、シールドはまた骨格１に対してもたらされる。しかし、また考えられることは、静電容量式センサ要素５がシールド要素４の内側に配置されるとともに加熱要素３がシールド要素４の外側に配置される、例示的な実施形態であり、この場合、単に加熱要素３とセンサ要素５との間の寄生容量がシールド要素４によって隠される。

【0048】

さらなる例示的な実施形態では、加熱層３又は加熱要素が省かれる。この場合には、要素又は層１、２、４、５、６のみが図１の例示的な実施形態に設けられる。シールド要素４は、骨格１に対するシールドを示す。

【0049】

静電容量シールドの機能を提供するために、電位がシールド要素４に加えられる。原理的には、これは、任意の基準電位であり得る。１つの例示的な実施形態では、シールド要素４が、センサ要素５の導電構造と同じ電位に駆動されることが提供される。

【0050】

図６は、対応する回路装置を示す。回路装置は、例えば正弦波測定信号を供給する測定信号発生器９１を有する。ローパスフィルタ９２によるローパスフィルタリングの後、同信号は２つの増幅器８３、９４に供給され、この２つの増幅器はそれぞれ、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２及び抵抗Ｒ１、Ｒ２を有する。さらなるオペアンプＯＰ３を経由して、基準電圧Ｕ_ｒｅｆが供給される。マルチプレクサ９５を経由して、シールド要素４のための電位が接点９６において供給されるとともに、センサ要素５のための測定信号が接点９７において供給される。測定信号の評価は、静電容量の変化に基づく、測定振動の変化が、ローパスフィルタ９８を経由してさらなる評価部９９に供給されることで達成される。

【0051】

図示された回路の１つの機能は、接点９７に接続されるセンサ要素のインピーダンスを検出すること及び検出されたインピーダンスをマイクロプロセッサシステムに伝えることにある。インピーダンスは、例えば、正弦波の電圧がセンサ要素５に加えられ、それによってトリガされる電流応答が測定されることで、測定される。インピーダンスの変化は、検出された電流の振幅及び位相の変化として測定される。

【0052】

図示された回路の他の機能は、シールド要素４と電気的に接続される設定９６における電圧の供給にある。測定振動が接点９７に供給されるとき、電圧信号は同じ回路装置、特に、同じ測定信号発生器９１によって生成されるので、２つの接点９６、９７に供給される信号又は電圧は同じ位相を有する。しかし、原理的には、別個の回路が、接点９６においてある電位を供給するために提供されることも可能であり、この接点９６に対して、シールド要素４が寄生容量に対する「能動シールド」を提供するように駆動される。加えられる電位及び測定信号は同じ位相を有するので、寄生容量に対するセンサ要素５の特に効果的なシールドが達成される。

【0053】

シールド要素４及びセンサ要素５はしたがって、同じ電位を有する。センサ要素５とシールド要素４との間の静電容量はその結果完全に抑制される。このような方法で、所望の測定、例えば、人の存在の検出又はステアリングホイールリムの上にある人の手の検出に付随して起こる静電容量の変化が単に検出される。

【0054】

シールド要素４、加熱要素３及び静電容量式センサ要素５との間の接続は、幾つかの例示的な実施形態を参照して以下で説明される。これらの例示的な実施形態では、加熱要素３の加熱導体及び／又は静電容量式センサ要素５のセンサ導体が、さらなる糸とともに縫い合わされる縫い糸として形成される。シールド要素４は、個々の糸の担持材料として形成される。

【0055】

したがって、図３の概略的な断面図によれば、センサシステムが提供され、このセンサシステムは、平らなシールド要素４、加熱要素の加熱導体３０、及び静電容量式センサ要素のセンサ導体５０を有する。さらに、非導電材料の保持糸７０が設けられる。

【0056】

シールド要素４は、加熱導体３０、センサ導体５０及び保持糸７０のための担持材料を提供する。それは、導電性であるとともにそこに電位が加えられることができる、少なくとも１つの層を含む。例えば、シールド要素４は、縦ワイヤ及び横ワイヤによって形成される金属織物を含む。

【0057】

加熱導体３０は例えば、塗装絶縁体３１で覆われることができるワイヤによって形成される。保持糸７０によって、それはシールド要素４の一方の側部に固定される。加熱導体３０の方向に垂直な保持糸７０の方向は、図式的であるとともに単なる例として理解されるべきである。原理的には、保持糸７０は、平らなシールド要素４の一方の側部への加熱導体３０の固定を可能にする任意の方向を採用することがあできる。

【0058】

シールド要素４の他方の側部には、センサ導体５０が配置され、このセンサ導体は、静電容量式センサ要素の導電構造を示す。センサ導体５０は例えば、塗装絶縁体で覆われることができるワイヤによって形成される。それは、縫い糸として形成される、すなわち、それは、縫い合わせプロセスで使用可能なように厚さ及び柔軟性を有する。

【0059】

図３の例示的な実施形態では、例えば、センサ導体５０及び保持糸７０が一緒に縫い目８を形成することが提供され、センサ導体５０は底面糸を形成するとともに保持糸７０は縫い目８の表面糸を形成する。センサ導体５０及び保持糸７０は、対応して２つの縫い糸Ｎ１、Ｎ２を形成する。

【0060】

したがって、加熱要素及び静電容量式センサ要素が平らなシールド要素４の異なる側部に形成される構造が提供され、このシールド要素は担持材料として機能し、加熱要素及び／又は静電容量式センサ要素は、さらなる糸とともに担持材料に縫い合わされることができる縫い糸の形態の構造を含む。

【0061】

図３の構造は、単なる例示として理解されるべきであり、様々な修正を受けることができる。第１の修正形態では、センサワイヤ５０が保持糸を用いてシールド要素４の一方の側部に固定される一方、シールド要素４の他方の側部の加熱導体がこのような保持糸なしで設けられることが提供され得る。図３の状態を逆にすることによって、加熱導体及び保持糸は、加熱導体及び保持糸が縫い目の表面糸及び底面糸を形成するような構造で縫い目を形成する。

【0062】

さらなる修正形態は、図３では非導電性糸として形成される、保持糸７０が同様に、絶縁層で覆われることができる導電ワイヤ又は他の導体によって形成されることを提供し得る。このようなさらなる導電ワイヤは、さらなる静電容量式センサ又はさらなる加熱要素の一部に相当し得る。

【0063】

さらなる修正形態は、加熱導体３０及びセンサ導体５０両方が、それぞれの付随する保持糸によってシールド要素４のそれぞれの側部に縫い付けられることを提供する。保持糸は次に例えば、互いに縫い合わせられる（表面糸及び底面糸を形成する）又はそれぞれ個別に担持材料４に縫い合わせられる。

【0064】

さらなる修正形態では、保持糸が全く無いことが達成され、加熱導体３０及びセンサ導体５０それら自体が、表面糸及び底面糸を形成する。しかし、これは、表面糸と底面糸との間又は加熱導体とセンサ導体との間の接触のために、相互の静電容量の干渉が生じ得るという不利な点を含み、これは実際シールド要素４によって防がれるべきである。しかし、このような場合、加熱導体３０及びセンサ導体５０の接続点の間の距離が、相互の干渉を最小化するために、大きく選択されることが提供されてもよい。

【0065】

図４Ａ乃至４Ｇは、図３に対応するセンサ要素の構造に対する例示的な実施形態を示す。センサ要素は、多層システムとして作られる。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄでは、シールド要素４が多層構造を有することが提供される。図４Ｃ、４Ｆ、４Ｇでは、シールド要素４に隣接する、さらなる層が存在することが提供される。

【0066】

図４Ａは、例示的な層構造を示し、そこでは、シールド要素４は、５層、ワイヤ織物を持つ導電層４１、同導電層の上及び下に配置された接着層４２、４３、フォーム層４４、並びにフリース４５からなる。シールド要素４の２つの側部には、図３に対して記載されたように、加熱要素の加熱導体３０及びセンサ要素のセンサ導体５０が配置される。特に、フリースをシールド要素４に層４５として組み込むことによって、シールド要素４へのそれぞれのワイヤ３０、５０、７０のしっかりした縫い合わせが促進される。

【0067】

図４Ｂの例示的な実施形態は原理的に図４Ａの例示的な実施形態に対応する。しかし、図４Ｂの例示的な実施形態では、導電ワイヤ織物４１が図４Ａの例示的な実施形態以外の方法で配向される。これは、図４Ａ、４Ｂにおいて層４１の異なる斜線によって示される。図４Ａでは、例えば、ワイヤ織物の横ワイヤ及び縦ワイヤを、直角に又はセンサワイヤ５０及び加熱ワイヤ３０と平行にそれぞれ配置するように提供される。図４Ｂでは、ワイヤ織物の横ワイヤ及び縦ワイヤを、９０度と等しくない角度だけ、例えば、加熱ワイヤ３０及びセンサワイヤ５０に対して４５度、ずらす（オフセットさせる）ようにて提供される。このような方法で、要素全体の伸縮性の増大が達成される。

【0068】

図４Ｃでは、シールド要素は、導電層４１、接着層４３及びフリース４５によって形成される。上方側には、接着層４２’及びフォーム層４４’がさらに形成される。

【0069】

図４Ｄでは、シールド要素は、上方導電層４１、その下に位置する接着層４３、及びフリース層４５からなる。

【0070】

図４Ｅでは、シールド要素４は、導電性であるとともに例えばワイヤ織物によって形成されるただ１つの層からなる。

【0071】

図４Ｆでは、接着層４２’及びフォーム層４４’が図４Ｅの構造の上に配置される。図４Ｇでは、接着層４２’及びフリース５５’が図４Ｅの構造の上に配置される。

【0072】

図４Ａ乃至４Ｇによる設計の変形は、加熱導体３０又はセンサ導体５０を表面糸又は底面糸とするとともに、場合によって、１又は複数の追加的な保持糸を使うことによって、図３及びそれぞれの変形形態を参照して記載されたように、実現されることができる。

【0073】

さらなる変形形態は、加熱層の実現及び加熱導体３０の使用が省かれることにある。その他の点では、記載されたセンサ構造は同じままである。

【0074】

本発明は、上述の例示的な実施形態の構造に限定されるものではなく、この例示的な実施形態は、単に例として理解されるべきである。例えば、使用される材料及び記載された導電性構造の形態は、単に例として理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5】

【図6】