特許 6286464 乗員検出システム

(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】6286464

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】乗員検出システム

(51)【国際特許分類】

   B60N 2/90 20180101AFI20180215BHJP

   B60R 21/015 20060101ALI20180215BHJP

   B60R 21/16 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   B60N2/44

   B60R21/015

   B60R21/16

【請求項の数】17

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-39272(P2016-39272)

(22)【出願日】2016年3月1日

(62)【分割の表示】特願2011-74861(P2011-74861)の分割

【原出願日】2011年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-165996(P2016-165996A)

(43)【公開日】2016年9月15日

【審査請求日】2016年3月8日

(31)【優先権主張番号】61/319,621

(32)【優先日】2010年3月31日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506166778

【氏名又は名称】ティーケー ホールディングス，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100141025

【弁理士】

【氏名又は名称】阿久津 勝久

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】デビット アンドリューズ

(72)【発明者】

【氏名】ジェイソン リッセマン

(72)【発明者】

【氏名】ジェロメ ボッシュ

【審査官】 金丸 治之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２８７１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０５６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５５７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１００２８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｎ ２／９０

Ｂ６０Ｒ ２１／０１５

Ｂ６０Ｒ ２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の乗員の重量及び位置検出システムであって、
車両座席に配置された複数の第１の圧力検出ゾーンと、
前記車両座席の外に設けられた複数の第２の圧力検出ゾーンとを備えており、前記複数の第１の圧力検出ゾーン及び前記複数の第２の圧力検出ゾーンのそれぞれが、感圧材料から構成され、
さらに、コントローラを備えており、
前記コントローラが、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上の前記感圧材料から、１つ以上のそれぞれの第１の電気信号を受け取り、前記第１の電気信号が、前記車両座席に配置された前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上に適用された圧縮及び引張の力を示しており、
前記コントローラが、前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上の前記感圧材料から、１つ以上のそれぞれの第２の電気信号を受け取り、前記第２の電気信号が、前記車両座席の外で前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上に加えられた脱荷重を示し、
前記複数の第１の圧力検出ゾーンの少なくとも１つの前記感圧材料は、あらかじめ荷重が加えられていることにより、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの少なくとも１つにおける圧縮方向の動きが前記コントローラにより追加の力として検出され、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの少なくとも１つにおける引っ張り方向の動きが前記コントローラによってあらかじめ荷重の減少として検出されており、前記複数の第１の圧力検出ゾーン及び前記複数の第２の圧力検出ゾーンのぞれぞれの前記感圧材料が、前記圧縮及び引張の力に基づく可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方をそれぞれ有し、前記圧縮及び引張の力は、前記車両座席に配置された前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上のそれぞれに適用され、前記脱荷重は、前記車両座席の外で前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上に加えられており、前記１及び第２の電気信号は、前記第１及び第２の圧力検出ゾーンのぞれぞれの前記感圧材料に関連する前記可変の抵抗及び前記可変の容量の前記少なくとも一方を示す情報を含み、
前記コントローラが、前記車両座席に適用された、前記圧縮及び引張の力と、前記車両座席の外で適用された、前記脱荷重の力とを足し合わせることにより、前記車両の乗員の真の重量を求め、
前記コントローラが、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、に基づき前記車両の前記乗員の位置を決定し、前記複数の第１の圧力検出ゾーンが、前記第１の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが、前記第２の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記第２の電気信号が、前記車両座席の外で前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上に適用された脱荷重を示している、システム。

【請求項2】

前記感圧材料が、量子トンネル性複合材料、カーボンナノチューブ導電ポリマー、及びグラフェンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１の圧力検出ゾーンが、座席本体、背もたれ、及びヘッドレストのうちの少なくとも１つを含み、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが、ドアのアームレスト、センターコンソール又は中央のアームレスト、並びに床を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記コントローラが、シートベルトの使用の情報に関して運転者に情報を提供するために、車両の表示装置又は表示器へと電気信号をもたらす、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記コントローラが、運転席用エアバッグの使用、助手席用エアバッグの使用、サイドエアバッグの使用、及びシートベルトの張力のうちの少なくとも１つを、求められた前記乗員の真の重量の少なくとも１つにもとづいて制御する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

各々の圧力検出ゾーンが、前記感圧材料を有する複数の圧力センサを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記システムは、さらに第１及び第２の電気信号を受け取るように構成された第１及び第２の対となる電極をそれぞれ備え、前記第１及び第２の対となる電極は、受け取った第１及び第２の電気信号を前記コントローラへともたらす、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

車両用の乗員の重量及び位置分類システムであって、
車両座席に配置された複数の第１の圧力検出ゾーンと、
前記車両座席の外に設けられた複数の第２の圧力検出ゾーンとを備えており、前記複数の第１の圧力検出ゾーン及び前記複数の第２の圧力検出ゾーンのそれぞれが、センサのアレイから構成され、
さらに、コントローラを備えており、
前記コントローラが、前記複数の第１の圧力検出ゾーンからなる前記センサのアレイから、少なくとも１つの第１の電気信号を受信するよう構成され、前記第１の電気信号が前記車両座席に加えられた力を示しており、
前記コントローラが、前記複数の第２の圧力検出ゾーンからなる前記センサのアレイから、少なくとも１つの第２の電気信号を前記コントローラに受信するよう構成され、前記第２の電気信号は、前記車両座席の外で加えられた脱加重を示しており、前記１及び第２の電気信号は、前記複数の第１及び第２の圧力検出ゾーンに関連する可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方を示す情報を含んでおり、
前記コントローラが、前記車両座席に適用された力と前記脱荷重の力とを足し合わせることにより、乗員の真の重量を求め、
前記コントローラが、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、に基づき前記車両の前記乗員の位置を決定し、前記複数の第１の圧力検出ゾーンが、前記第１の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが、前記第２の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記第２の電気信号が、前記車両座席の外で前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上に適用された脱荷重を示している、システム。

【請求項9】

前記第１の圧力検出ゾーンが、座席本体、背もたれ、及びヘッドレストのうちの少なくとも１つを含み、前記第複数の２の圧力検出ゾーンが、ドアのアームレスト、センターコンソール又は中央のアームレスト、並びに床を含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記コントローラが、運転席用エアバッグの使用、助手席用エアバッグの使用、サイドエアバッグの使用、及びシートベルトの張力のうちの少なくとも１つを、求められた前記乗員の真の重量の少なくとも１つにもとづいて制御する、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記システムは、さらに第１及び第２の電気信号を受け取るように構成された第１及び第２の対となる電極をそれぞれ備え、前記第１及び第２の対となる電極は、受け取った第１及び第２の電気信号を前記コントローラへともたらす、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

車両用の乗員の重量及び位置検出システムであって、
車両座席に配置さられた複数の第１の圧力検出ゾーンと、
前記車両座席の外に設けられた複数の第２の圧力検出ゾーンとを備えており、
前記複数の第１の圧力検出ゾーンが少なくとも１つの第１のセンサを備え、前記第１のセンサが、前記車両座席に加えられた力を示す、少なくとも１つの第１の電気信号をコントローラへと提供するように構成された感圧材料を含み、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが少なくとも１つの第２のセンサを備え、前記第２のセンサが、前記車両座席の外で加えられた脱加重を示す、少なくとも１つの第２の電気信号を前記コントローラへと供給するように構成された感圧材料を含み、
前記第１のゾーンの前記感圧材料は、あらかじめ荷重が加えられることにより、圧縮方向の動きが追加の力として検出され、引っ張り方向の動きは、あらかじめ荷重の減少として検出され、
前記コントローラが、前記第１又は第２の電気信号の少なくとも一方にもとづいて乗員の存在を判断し、前記第１の圧力検出ゾーンの前記感圧材料は、あらかじめ荷重が加えられることにより、圧縮方向の動きが追加の力として検出され、引っ張り方向の動きがあらかじめ荷重の減少として検出され、前記第１及び第２の圧力検出ゾーンのぞれぞれの前記感圧材料が、当該感圧材料へと加わる力の量にもとづく可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方をそれぞれ有し、前記１及び第２の電気信号は、前記第１及び第２の圧力検出ゾーンの前記感圧材料に関連する前記可変の抵抗及び前記可変の容量の少なくとも一方を示す情報をそれぞれ含んでおり、
前記コントローラが、前記車両座席に適用された力と前記脱荷重の力とを足し合わせることにより、乗員の真の重量を求め、
前記コントローラが、前記複数の第１の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上における１つ以上の位置と、に基づき前記車両の前記乗員の位置を決定し、前記複数の第１の圧力検出ゾーンが、前記第１の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが、前記第２の電気信号のそれぞれの１つ以上を前記コントローラに提供し、前記第２の電気信号が、前記車両座席の外で前記複数の第２の圧力検出ゾーンの１つ以上に適用された脱荷重を示している、システム。

【請求項13】

前記感圧材料が、量子トンネル性複合材料、カーボンナノチューブ導電ポリマー、及びグラフェンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記第１の圧力検出ゾーンが、座席本体、背もたれ、及びヘッドレストを含み、前記複数の第２の圧力検出ゾーンが、ドアのアームレスト、センターコンソール又は中央のアームレスト、並びに床を含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

前記コントローラが、シートベルトの使用の情報に関して運転者に情報を提供するために、車両の表示装置又は表示器へと電気信号をもたらす、請求項１２に記載のシステム。

【請求項16】

前記コントローラが、運転席用エアバッグの使用、助手席用エアバッグの使用、サイドエアバッグの使用、及びシートベルトの張力のうちの少なくとも１つを、求められた乗員の存在にもとづいて制御する、請求項１２に記載のシステム。

【請求項17】

前記システムは、さらに第１及び第２の電気信号を受け取るように構成された第１及び第２の対となる電極をそれぞれ備え、前記第１及び第２の対となる電極は、受け取った第１及び第２の電気信号を前記コントローラへともたらす、請求項１２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、広くには、乗員分類システム及び乗員位置検出システムの分野に関する。よ
り具体的には、本発明は、車両の座席用の抵抗及び容量検出システム及び検出方法に関す
る。

【0002】

関連の特許出願に対する相互参照
本出願は、２０１０年３月３１日付の米国特許仮出願第６１／３１９，６２１号からの
優先権を主張し、この米国特許仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる
。

【背景技術】

【0003】

現行の車両の重量にもとづく乗員分類システムにおける問題の1つは、脱荷重（offload
ing）が原因で乗員の重量の全体を捕らえることができない点にある。脱荷重は、乗員の
重量の伝達について、別の経路が生じることである。例えば、脱荷重は、乗員が自身の足
を座席の基部の近くに位置させることで、脚の重量が座席から取り除かれ、脚の重量が重
量検出装置にではなく、車両の床へと直接伝達される場合に生じる。

【0004】

これらに限られるわけではないが、乗員がセンターコンソール及び車両のドアにもたれ
るときの頭部及び腕の脱荷重など、他にも多数の乗員の脱荷重の形態が存在する。乗員が
前方へともたれかかる場合、頭部、腕、及び脚の重量全体が、重量センサを通って伝達さ
れることがない。

【0005】

車両の製造者は、重量にもとづくシステムが、脱荷重を把握せず、したがって乗員の全
重量を常には把握していないことに気が付いている。この不正確さが、乗員の分類のしき
い値の考え方を決定するうえでの１つの入力である。

【0006】

ひずみゲージ、容量マット、ホール効果センサ、及び感圧材料などといったさまざまな
技術を利用して人間の重量を測定する乗員分類システムが存在している。また、現行の設
計は、乗員の重量及び位置の両方を把握してはいない。現行の乗員位置検出システムは、
容量マットの技術を利用しているが、容量マットの技術は、いくつかの限界を抱えており
、乗員分類システムとの単一システムとして使用されてはいない。さらに、現行の乗員分
類の設計は、助手席だけにしか使用されていない。

【発明の概要】

【0007】

１つの典型的な実施形態は、車両用の乗員検出システムに関する。乗員検出システムが
、車両の少なくとも１つの座席又は該座席の周囲の１つ以上の圧力検出ゾーンに設置され
た感圧材料を含んでいる。各ゾーンの感圧材料が、圧力が加えられたときにコントローラ
へと電気信号をもたらすように構成されている。コントローラが、前記電気信号にもとづ
いて乗員の存在、位置、及び分類のうちの少なくとも１つを判断する。感圧材料は、該材
料へと加わる圧力の大きさ又は種類にもとづく可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一
方を有している。この可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方が、前記電気信号の特
性を変化させる。

【0008】

別の典型的な実施形態は、車両用の乗員分類システムに関する。システムが、車両の少
なくとも１つの座席又は該座席の周囲の１つ以上の圧力検出ゾーンに設置されたセンサの
アレイを備えている。各センサが、圧力が加えられたときにコントローラへと電気信号を
もたらすように構成された感圧材料を含んでいる。コントローラが、前記電気信号にもと
づいて乗員の位置及び分類のうちの少なくとも１つを判断する。感圧材料は、該材料へと
加わる圧力の大きさ又は種類にもとづく可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方を有
している。この可変の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方が、前記電気信号の特性を変
化させる。

【0009】

別の典型的な実施形態は、車両用の乗員検出システムに関する。システムは、車両の少
なくとも１つの座席又は該座席の周囲の１つ以上の圧力検出ゾーンに設置されたセンサを
含んでいる。センサが、圧力が加えられたときにコントローラへと電気信号をもたらすよ
うに構成された感圧材料を含んでいる。コントローラが、前記電気信号にもとづいて乗員
の存在を判断する。感圧材料は、該材料へと加わる圧力の大きさ又は種類にもとづく可変
の抵抗及び可変の容量の少なくとも一方を有している。この可変の抵抗及び可変の容量の
少なくとも一方が、前記電気信号の特性を変化させる。

【0010】

以上の全体的説明及び以下の詳細な説明の両方が、あくまでも典型かつ説明のためのも
のにすぎず、特許請求の範囲に記載されるとおりの本発明を限定するものではないことを
、理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本発明のこれらの特徴、態様、及び利点、並びに他の特徴、態様、及び利点が、以下の
説明並びに下記に簡単に説明される図面に示されている添付の典型的な実施形態から、明
らかになるであろう。

【図1】典型的な実施形態による車両及び乗員検出システムの概略図である。

【図2】典型的な実施形態による圧力検出システムの概略図である。

【図3】別の典型的な実施形態による圧力検出システムの概略図である。

【図4】典型的な実施形態によるセンサシートの上面図である。

【図5】典型的な実施形態によるセンサの断面図である。

【図6】典型的な実施形態によるセンサの理論的な抵抗特性のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

種々の典型的な実施形態によれば、乗員分類／位置検出システムが、脱荷重を把握又は
特定することができる。システムが、現行の統計的な予測アルゴリズムへの依存を取り除
き、乗員の真の重量のすべて又は大部分を捕捉することによって、乗員の重量をより正確
に測定する。感圧材料を車両の複数の位置に配置して利用することによって、人間の重量
をより正確に捕らえることができるとともに、座席における人間の位置を特定することが
できる。人間の重量及び位置を、運転者及び／又は乗客について特定することができる。
そのような特定を、衝突安全の方策を決定するための車両におけるパラメータとして使用
することができる。

【0013】

図１を参照すると、典型的な実施形態に従い、車両１０が、車両１０の座席１４の乗員
１２とともに示されている。車両は、乗員１２の重量及び位置を割り出すための乗員分類
システムを備えている。乗員分類システムは、座席本体１８に位置する感圧材料１６と、
背もたれ２２に位置する感圧材料２０と、ヘッドレスト２６に位置する感圧材料２４と、
車両の床３０に位置する感圧材料２８とを含んでいる。他の典型的な実施形態においては
、乗員分類システムが、アームレスト、センターコンソール、フロアマット、座席１４上
に置かれるマット、又は乗員が接触する可能性がある車両の他の領域に位置する感圧材料
をさらに含んでもよい。感圧材料の各部分が、圧力検出ゾーンを構成することができる。
感圧材料の各々の部分に加わる圧力の大きさにもとづいて、コントローラ３２が、車両の
乗員の重量及び位置を割り出すことができる。

【0014】

さらに図２を参照すると、乗員分類システム５０が、典型的な実施形態によれば、物理
的な圧力にもとづいてコントローラ３２へと既知の電気的な応答をもたらす１つ以上の圧
力検出ゾーンを含んでいる。圧力検出ゾーンを、車両の乗客及び運転者の両方のために組
み込むことができる。一般的な座席本体ゾーン５２及び／又は背もたれゾーン５４の外側
に、車両１０の至るところに位置する他のゾーンが存在できる。圧力検出ゾーンとして、
これらに限られるわけではないが、乗員の足に位置して脚の脱荷重を検出するゾーン５６
、センターコンソールに位置して腕及び頭部の脱荷重及び位置を検出するゾーン５８、ド
アのアームレストに位置して腕及び頭部の脱荷重及び位置を検出するゾーン６０、並びに
ヘッドレストに位置して頭部の位置を割り出すゾーン６２が挙げられる。

【0015】

各々のゾーンを、乗員の位置をより正確に把握するために、１つ以上の部分ゾーンへと
さらに分割することができる。図示するように、床ゾーン５６、座席本体ゾーン５２、背
もたれゾーン５４、及びヘッドレストゾーン６２の各々を、位置をより良好に検出するた
めに９個の部分ゾーンへと分割することができる一方で、センターコンソールゾーン５８
を、乗客及び運転者のそれぞれのための２つの部分ゾーンへと分割することができる。他
の典型的な実施形態によれば、各々のゾーンを、図示されている部分ゾーンの数よりも多
数又は少数に分割することができる。

【0016】

車両１０のコントローラ３２が、運転席及び運転席の周囲に位置する検出ゾーンからの
入力を使用し、運転者が眠っていないかどうか、医学的な緊急事態にないかどうか、安全
でない座り方でないかどうか、などを判断することができる。コントローラ３２は、助手
席及び助手席の周囲に位置する検出ゾーンからの入力を使用し、乗客が安全でない座り方
をしていないかどうか、エアバッグを展開してもよい充分な体重であるかどうか、などを
判断する。コントローラ３２は、入力を使用して運転者及び／又は乗客のサイズ／体重を
割り出し、衝突の事象の場合に安全装置（例えば、運転席用エアバッグ、助手席用エアバ
ッグ、サイドエアバッグ、シートベルト、など）を乗員に合わせて調整することができる
。

【0017】

いくつかの典型的な実施形態においては、コントローラ３２が、乗員の体重をより正確
に割り出すために、運転席及び／又は助手席並びに運転席及び／又は助手席の周囲に位置
する検出ゾーンからの入力を使用することができる。例えば、乗客又は運転者のための各
々のゾーンにおいて検出される重量を、コントローラ３２が、乗員のより正確な重量又は
サイズを計算するために、足し合わせることができる。

【0018】

他の典型的な実施形態においては、コントローラ３２が、乗員の体重が正しく測定され
ているかどうかを判断し、或いは脱荷重が生じていないかどうかを判断するために、運転
席及び／又は助手席並びに運転席及び／又は助手席の周囲に位置する検出ゾーンからの入
力を使用することができる。例えば、体重が、座席本体ゾーン又は背もたれゾーンの代わ
りに、アームレスト、センターコンソール、ヘッドレスト、及び／又は床の各ゾーンへと
加わっていないかどうかが判断される。コントローラ３２は、脱荷重が生じていると判断
される場合に、アームレスト、センターコンソール、ヘッドレスト、及び／又は床の各ゾ
ーンに加わる圧力にもとづいて、体重を調節することができる。その代わりに、或いはこ
れに加えて、コントローラ３２は、脱荷重が生じていると判断される場合に、座席本体ゾ
ーン又は背もたれゾーンに加わる圧力の大きさ及び位置にもとづいて、体重を調節するこ
とができる。

【0019】

いくつかの典型的な実施形態によれば、この乗員検出システムを、従来からのシステム
の測定を改善するために、従来からの乗員検出システムと並列に使用することができる。
例えば、乗員検出システムを、表面にもとづく（例えば、Ａ表面の）従来からのシステム
又は構造にもとづく（例えば、フレームの）従来からのシステムと一緒に使用することが
できる。

【0020】

他の典型的な実施形態によれば、乗員検出システムを、能動及び／又は受動拘束システ
ムを駆動するために使用することができる。乗員検出システムによって検出される圧力を
、衝突の事象が生じている旨又は生じようとしている旨を、コントローラ３２によって判
断するために使用することができる。能動システムにおいては、乗員検出システムによっ
て検出される圧力を、シートベルトプリテンショナを作動させるか否かを判断するために
、コントローラ３２によって使用することができる。受動システムにおいては、乗員検出
システムによって検出される圧力を、エアバッグを展開するためにコントローラ３２によ
って使用することができる。

【0021】

感圧材料が座席本体に使用され、シートベルト固定点よりも下方に位置する種々の典型
的な実施形態においては、ベルト圧力センサを不要にすることができる。感圧材料が座席
本体においてシートベルト固定点よりも上方に位置する他の典型的な実施形態においては
、ベルト引き張りシステムを、記録された乗員の体重に対するベルトの張力の影響を打ち
消すために使用することができる。

【0022】

図３を参照すると、乗員検出システム１００が、典型的な実施形態によれば、物理的な
圧力にもとづいてコントローラ３２へと既知の電気的な応答をもたらす１つ以上の圧力検
出ゾーンを含んでいる。圧力検出ゾーンを、車両の後部座席又は助手席のために組み込む
ことができる。一般的な座席本体ゾーン１０２及び／又は背もたれゾーン１０４の外側に
、車両１０の至るところに位置する他のゾーンが存在できる。圧力検出ゾーンとして、こ
れらに限られるわけではないが、乗員の足に位置して脚の存在を検出するゾーン１０６、
センターコンソールに位置して腕の存在を検出するゾーン１０８、ドアのアームレストに
位置して腕の存在を検出するゾーン１１０、並びにヘッドレストに位置して頭部の存在を
判断するゾーン１１２が挙げられる。

【0023】

図示のゾーンのうちの１つ以上が、乗員の位置又は分類よりもむしろ乗員の存在を検出
するように構成された図２のゾーンよりも簡単な圧力検出シート（例えば、センサを１つ
だけ有しており、リード線を２本だけ有している、など）を有することができる。例えば
、車両の後部座席が、座席位置に乗員が存在するか否かを検出するために、１つ以上のゾ
ーンに感圧材料を有しているセンサを備えることができる。１つの典型的な実施形態にお
いては、座席の圧力センサのいずれか１つが作動した場合に、コントローラ（例えば、コ
ントローラ３２）が、乗員の存在を検出できる。他の典型的な実施形態においては、乗員
の検出が、シートの所定の数の圧力センサの作動にもとづくことができる。そのような情
報を、コントローラが、乗客がシートベルトを装着しているか否かを運転者に警報するた
めに、シートベルトセンサと組み合わせて使用することができる。警報が、乗員が検出さ
れないシート位置については、もたらされない。いくつかの典型的な実施形態においては
、運転者が、センサを作動させうるペット及び他の機材が関係する状況において通報を無
視できるよう、警報を無効にすることが可能であってよい。

【0024】

図２及び３を参照すると、コントローラが、力を検出している検出素子の数だけでなく
、各々の素子が検出している力の大きさも合計することを含むアルゴリズムを使用して、
センサから値を読み取ることができる。コントローラは、力を検出した各々の検出素子の
正確な位置を含むアルゴリズムを使用して、センサから値を読み取ることができる。より
単純な乗員検出システムにおいては、センサの配置が、分類システムのセンサ配置の簡略
化版であってよい。コントローラは、検出素子のいずれか又はただ１つの検出素子からの
読み取りを検出することができる。

【0025】

他の典型的な実施形態においては、コントローラが、力の値を出力電圧又は電流の比例
変化へと変換するために標準的なゼロ点及び感度値を使用して、座席の構造の内部かつシ
ートベルト固定点よりも下方に位置するセンサから値を読み取ることができる。座席の構
造の内部かつシートベルト固定点よりも上方に位置するセンサは、ベルト引き張りシステ
ムの追加を必要とするかもしれない。座席の構造に位置するセンサを使用して座席へと加
わる重量の総量を把握するために、圧縮及び引張の両方の力を測定することができる。乗
員の位置ゆえに、座席の後部に圧縮が生じ、座席の前部に引っ張りが生じる状況が存在す
る。力を合計することで、座席に加わる真の重量のより正確な測定がもたらされる。両方
の方向の力を測定できる能力は、センサの構成を大幅に複雑にする可能性がある。１つの
典型的な実施形態においては、直接的な力の経路に位置するただ１つの検出素子に、あら
かじめ荷重を加えておくことができる。すなわち、座席が空であるときに、センサに力が
加わっている。圧縮方向の動きが、追加の力として検出され、引っ張り方向の動きは、あ
らかじめの荷重の減少として検出される。他のさまざまな典型的な実施形態において、表
面に基づくセンサと座席又は車両の構造の内部に位置するセンサとの任意の組み合わせを
、使用できることに注意すべきである。

【0026】

図４及び５を参照すると、センサシート１００（例えば、図２及び３に示したゾーンの
いずれかに配置される）が、通常は、１つ以上のセンサ１１０を含んでいる。センサ１１
０は、センサ１１０へと電気信号を送信／センサ１１０から電気信号を受信するように構
成されたコントローラ又は測定装置（例えば、コントローラ３２）へと、入力及び出力導
体１１１、１１２によって電気的に接続されている。

【0027】

図６に示されるように、センサ１１０は、通常は、担体材料のシート１１３、１１４と
、導体１１１、１１２と、電極１１５、１１６と、感圧材料１１７とを、おおむね対称的
な層状の関係（例えば、担体シート、導体、及び電極が、感圧材料の各側に配置されてい
る）に構成して備えている。さらに詳しく後述されるとおり、担体シート１１３、１１４
、導体１１１、１１２、電極１１５、１１６、及び感圧材料１１７を、センサ１１０の導
電性又は電気特性が動的な衝撃の事象の際に予想される力に応じて変化するように、選択
的に構成することができる。

【0028】

第１及び第２の担体シート１１３、１１４を、例えば、それぞれのゾーンの表面のカバ
ー材料又は基材となるように構成することができる。各々の担体シート１１３、１１４を
、半剛体のシート材料から製作することができる。例えば、各々の担体シート１１３、１
１４は、約５０ミクロンの厚さを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートで
あってよい。他の典型的な実施形態によれば、担体シート１１３、１１４を、他の材料（
例えば、ポリカーボネート、ポリアミド、他の押し出しプラスチック材料、革、他のプラ
スチック、布地、木材、１枚のシートにおける複数の材料、各シートについて異なる材料
、など）から製作することができ、或いは担体シート１１３、１１４が、他の厚さ（例え
ば、約２５ミクロン〜２５０ミクロンの間、１枚のシートにおいて変化する厚さ、別々の
シートの別々の厚さ、など）を有することができる。

【0029】

導体１１１、１１２の各々が、センサ１１０のうちの１つとコントローラ又は測定装置
との間で電気信号を導くように構成される。導体は、銀（Ａｇ）などの導電性材料から製
作される。導体１１１、１１２を、二次元又は三次元のインクジェット又はスクリーン印
刷などの印刷プロセス、蒸着、或いはエッチング、写真製版、又は切削などの従来からの
プリント回路技術によって、担体シート１１３、１１４へと組み合わせ、成膜し、或いは
適用することができる。入力導体１１１を、例えば、第１の担体シート１１３の内表面に
組み合わせることができ、出力導体１１２を、例えば、第２の担体シート１１４の内表面
に組み合わせることができる。導体１１１、１１２は、約２５ミクロン未満の仕上がり厚
さを有する。他の典型的な実施形態によれば、導体１１１、１１２を、他の材料（例えば
、銅（Ｃｕ）又は他の導電性材料、これらの組み合わせ、など）から製作することができ
、互いに異なる材料から製作することができ、異なる仕上がり厚さ（例えば、約２５ミク
ロン超又は約２５ミクロン未満、各々の導体において変化する厚さ、異なる厚さ、又は異
なる導体、など）を有することができ、或いは他の方法によって設けることができる。

【0030】

電極１１５、１１６の各々は、感圧材料１１７への電気信号又は感圧材料１１７からの
電気信号を効率的に導くように構成される。電極１１５、１１６は、炭素（Ｃ）などの導
電性材料から製作される。電極１１５、１１６を、二次元又は三次元のインクジェット又
はスクリーン印刷などの印刷プロセス、蒸着、或いはエッチング、写真製版、又は切削な
どの従来からのプリント回路技術によって、導体１１１、１１２及び／又は担体シート１
１３、１１４へとそれぞれ組み合わせ、成膜し、或いは適用することができる。電極１１
５、１１６は、約２５ミクロン未満の仕上がり厚さを有することができる。他の典型的な
実施形態によれば、電極１１５、１１６を、他の材料から製作することができ、互いに異
なる材料から製作することができ、異なる仕上がり厚さ（例えば、約２５ミクロン以上、
各々の電極において変化する厚さ、他の電極とは異なる厚さ、など）を有することができ
、別の方法によって設けることができ、或いは別の順序（例えば、電極のうちの１つを感
圧材料１１７へと適用することができる）で設けることができる。

【0031】

感圧材料１１７は、感圧材料１１７に作用する力又は圧力に応答して抵抗又は導電性／
電気特性が変化するように構成されている。より詳しくは、感圧材料１１７は、力又は圧
力が存在しないときには実質的に絶縁体として振る舞い、より大きな力又は圧力が存在す
るにつれて抵抗が減少する。小さな力と大きな力との間で、感圧材料１１７は、予測可能
な様相で力又は圧力に応答し、力の増加につれて抵抗を減少させる。これらの特性が、本
明細書に記載のようなセンサ１１０の抵抗−力の特性を示している図６のグラフ６００に
示されている。図６は、さらに詳しく後述される。

【0032】

感圧材料１１７は、例えば、カーボンナノチューブ導電ポリマーであってよい。感圧材
料１１７は、二次元又は三次元のインクジェット又はスクリーン印刷などの印刷プロセス
、蒸着、或いはエッチング、写真製版、又は切削などの従来からのプリント回路技術によ
って、電極１１５、１１６の一方へと適用される。グラフェンの粒子サイズなど、より小
さな粒子サイズを有する感圧材料１１７が使用されるにつれ、感圧材料１１７を、蒸着な
どの従来からのプリント回路技術によって適用することも可能である。

【0033】

他の典型的な実施形態によれば、感圧材料が、ファウラー−ノルドハイム（Fowler−No
rdheim）トンネリングを利用する抵抗変化性の感圧材料である量子トンネル性複合材料（
ＱＴＣ）である。ＱＴＣは、英国Ｂｒｏｍｐｔｏｎ−ｏｎ−ＳｗａｌｅのＰｅｒａｔｅｃ
ｈ社（ｗｗｗ．ｐｅｒａｔｅｃｈ．ｃｏｍ）によって商業的に製造されている材料である
。センサ１１０におけるＱＴＣ材料は、圧力又は力が加わっていないときは、導電粒子が
おそらくは導通するには離れすぎているため、絶縁体として機能することができるが、圧
力（又は、力）が加えられるにつれて、導電粒子が他の導電粒子に近付き、電子が絶縁体
層を通過できるようになって、センサ１１０の抵抗が変化する。このようにして、センサ
１１０におけるＱＴＣの抵抗は、センサ１１０に作用する力又は圧力の関数である。

【0034】

担体シート１１３、１１４は、担体シート１１３、１１４へと導体１１１、１１２、電
極１１５、１１６、及び感圧材料１１７を配置した後で、センサシート１００を形成すべ
く一体に組み合わせられる。担体シート１１３を、例えば導体１１１、１１２、電極１１
５、１１６、及び感圧材料１１７が適切に整列するように積層することができる。積層プ
ロセスは、例えば、熱及び圧力を使用する従来からのプロセスであってよい。接着剤を使
用してもよい。センサシート１００及び／又はセンサ１１０の全体としての厚さは、約１
２０ミクロンであってよい。他の典型的な実施形態によれば、担体シート１１３、１１４
を、例えば、他のやり方（例えば、熱又は圧力を用いない積層）で一体に組み合わせるこ
とができる。さらに、センサシート１００及び／又はセンサ１１０が、別の全体としての
厚さ（例えば、約７０ミクロン以上）を有してもよい。

【0035】

次に、図６を参照すると、センサ１１０の抵抗−力の特性のグラフ６００が示されてい
る。センサ１１０の抵抗がＹ軸に示されており、センサ１１０に作用する力がＸ軸に示さ
れている。比較的小さな力（例えば、約１Ｎを下回る点６１０）において、センサ１１０
は、比較的高い抵抗性（例えば、約３００キロオーム以上）を呈し、実質的に絶縁体とし
て振る舞う。比較的大きな力（例えば、約３Ｎを上回る点６２０）においては、センサ１
１０は、比較的低い抵抗性（例えば、約１キロオーム以下）を呈し、実質的に導体として
振る舞う。約１Ｎと３Ｎとの間においては、センサ１１０は、力が大きくなるにつれて予
測可能な様相で減少する約３キロオームと１キロオームとの間の中間的な抵抗の水準を呈
する。

【0036】

センサ１１０の導電性又は電気特性（すなわち、抵抗−力の特性曲線６００）を、材料
をさまざまに選択し、さらには担体シート１１３、１１４、導体１１１、１１２、電極１
１５、１１６、及び感圧材料１１７をさまざまな構成にて設けることによって、設定する
ことが可能である。例えば、上述のように、センサ１１０の導電層（すなわち、導体１１
１、１１２、電極１１５、１１６、及び感圧材料１１７）を、センサ１１０の導電性又は
電気特性を変更するために、さまざまな材料及び／又はさまざまな厚さなど、さまざまな
やり方にて構成することができる。センサ１１０の特性を調節するために、材料の種類を
使用することも可能である。例えば、導電性又は電気特性を左右するために、特定のＱＴ
Ｃ材料（例えば、ポリマー、導体ブレンド、など）を選択することができる。

【0037】

担体シート１１３、１１４も、センサ１１０の導電性又は電気特性を変更するために、
さまざまなやり方で構成することができる。例えば、担体シート１１３、１１４の相対的
な位置を、調節することが可能である。図５を参照すると、担体シート１１３、１１４を
、センサ１１０の近傍の領域において離間させ、感圧材料１１７と電極１１５との間にす
き間（図示のとおり）を設けることができる。すき間を設けることで、感圧材料に力が作
用する前に、担体シート１１３、１１４に該当の距離の変形を生じさせるために充分な力
を作用させなければならない。したがって、図６のグラフを参照すると、センサ１１０の
抵抗−力の特性を、担体シート１１３、１１４のばね定数に対応する特定のサイズ（例え
ば、３５ミクロン）のすき間を設けることによって、所望の力のオフセット（すなわち、
数ニュートン）だけ右側へとずらすことができる。すき間を、例えば、担体シート１１３
、１１４を結合させるために使用される接着剤によってもたらすことができる。別の典型
的な実施形態によれば、センサ１１０に、すき間と反対の効果を有するように、例えば物
理的な荷重を外部からもたらすなど、あらかじめ荷重を加え、センサ１１０の抵抗−力の
特性を実質的に左方へとずらすことができる。

【0038】

また、センサ１１０の導電性又は電気特性を、担体シート１１３、１１４に使用される
材料によって変更することもできる。より剛的な第１の担体シート又は外側の担体シート
１１３を、より厚い材料又は別の材料を使用するなどによって、もたらすことができる。
より剛的な外側シート１１３を使用することで、より剛的でない材料と比べて、同様の距
離の変形を生じさせるために外側の担体シート１１３により大きな力を作用させなければ
ならない。結果として、図６のグラフを参照すると、センサ１１０の抵抗−力の特性が、
右方へと（ずらされるのではなくて）延長又は拡張され、より大きな荷重において、力の
増加が抵抗のより大きな変化につながり、コントローラ又は測定装置によるより正確な検
出が可能になる。また、内側のシート１１４を、安定な基盤をもたらすように構成するこ
とができ、内側のシート１１４は、外側のシート１１３よりも低い、同じ、又は高い剛性
を有することができる。

【0039】

センサ１１０を圧縮荷重に応答するものとして説明したが、センサ１１０は、担体シー
ト１１３、１１４及び感圧材料１１７の変形を生じさせる曲げ荷重にも応答する。したが
って、簡単かつ／又は確実な較正のために、圧力センサ１１０は、圧縮荷重の測定が所望
される場合には、おおむね平坦な構成に維持される。他の典型的な実施形態によれば、セ
ンサ１１０を、ねじり荷重の測定が所望される用途において利用することができる。

【0040】

各要素について、特定の形状が図面に記載されているが、各要素は、当該要素によって
実行されるべき機能を促進する他の任意の形状であってよい。例えば、感圧材料が、矩形
であるとして示されているが、他の典型的な実施形態においては、その構造が、他の形状
の感圧材料を定めることができる。さらに、乗員分類システムについて、特定の形態が図
１〜３に示されているが、他の典型的な実施形態によれば、システムが、他の形態であっ
てよく、或いは感圧材料を他の位置に備えることができる。

【0041】

本明細書の開示の目的において、用語「組み合わせ」は、２つの構成要素（電気的、機
械的、又は磁気的な）を互いに直接的又は間接的に結び付けることを意味する。そのよう
な結び付けは、静的な性質であっても、実質的に可動であってもよい。そのような結び付
けを、互いにただ１つの単一の物体として一体的に定められる２つの（電気的又は機械的
な）構成要素及び任意の追加の中間部材によって達成することができ、もしくは互いに取
り付けられる２つの構成要素或いは２つの構成要素及び任意の追加の部材によって達成す
ることができる。そのような結び付けは、恒久的な性質であってよく、或いは取り外し可
能又は解放可能な性質であってよい。

【0042】

本明細書において使用されるとき、用語「ほぼ」、「約」、「実質的に」、及び同様の
用語は、本発明の主題に係る技術の当業者による共有かつ一般的に認められた使用に調和
した幅広い意味を有することが意図されている。本明細書を検討する当業者は、これらの
用語が、説明及び請求される特定の特徴について、それらの特徴の範囲を提示される数値
範囲に厳格に限定することなく説明することを可能にする意図であることを、理解すべき
である。したがって、これらの用語は、説明及び請求される主題の非実質的又は重要でな
い修正又は変更が、添付の特許請求の範囲に記載されるとおりの本発明の技術的範囲に包
含されると考えられる旨を示していると、解釈されなければならない。

【0043】

用語「典型的な」が、本明細書において種々の実施形態を説明するために使用されると
き、そのような実施形態が考えられる例、代表例、及び／又は考えられる実施形態の例示
であることを示す意図である（そのような用語が、必ずしもそのような実施形態が非凡又
は最高の例であると示唆しているわけではない）ことに、注意すべきである。

【0044】

用語「組み合わせ」及び「接続」などは、本明細書において使用されるとき、２つの部
材を互いに直接的又は間接的に結び付けることを意味する。そのような結び付けは、静的
（例えば、恒久的）であっても、可動（例えば、着脱可能又は解放可能）であってもよい
。そのような結び付けを、ただ１つの単一の物体として一体的に形成される２つの部材或
いは２つの部材及び任意の追加の中間部材によって達成することができ、もしくは互いに
取り付けられる２つの部材或いは２つの部材及び任意の追加の中間部材によって達成する
ことができる。

【0045】

本明細書において、要素の位置についての言及（例えば、「上」、「下」、「上方」、
「下方」、など）は、単に図面における種々の要素の向きを説明して使用されているにす
ぎない。種々の要素の向きが、他の典型的な実施形態において異なってよく、そのような
変種が、本明細書の開示に包含されるものであることに、注意すべきである。

【0046】

種々の典型的な実施形態において示したとおりの乗員検出システムの構成及び配置が、
あくまでも例示にすぎないことに注意することが重要である。本明細書においては、いく
つかの実施形態だけを詳しく説明したが、本明細書の開示を検討した当業者であれば、本
明細書に記載の主題の新規な教示及び利点から実質的に外れることなく多数の変更（例え
ば、種々の構成要素のサイズ、寸法、構造、形状、及び割合、パラメータの値、取り付け
の構成、材料の使用、色、向き、などの変更）が可能であることを、容易に理解できるで
あろう。例えば、一体的に形成されるものとして示されている要素を、複数の部分又は要
素で構成することができ、要素の位置を逆にし、或いは他のやり方で変更でき、個別の要
素の性質又は数或いは位置を、変更又は変化させることができる。任意のプロセス又は方
法の各段階の順序又は並びを、別の実施形態によれば変更でき、或いは並べ替えることが
できる。種々の典型的な実施形態の設計、動作条件、及び構成について、他の置き換え、
修正、変更、及び省略も、本発明の実施形態の技術的範囲から離れることなく行うことが
可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】