特開 2024-58885 車両用シート着座センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024058885

(43)【公開日】2024-04-30

(54)【発明の名称】車両用シート着座センサ

(51)【国際特許分類】

   B60N 2/90 20180101AFI20240422BHJP

   A47C 7/62 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

B60N2/90

A47C7/62 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022166283

(22)【出願日】2022-10-17

(71)【出願人】

【識別番号】000157083

【氏名又は名称】トヨタ自動車東日本株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 勝広

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 弘典

【テーマコード（参考）】

3B084

3B087

【Ｆターム（参考）】

3B084JA06

3B084JC01

3B087DE09

3B087DE10

(57)【要約】

【課題】車両用シート着座センサの検出精度の向上を図る。
【解決手段】上弾性薄板１１と、下弾性薄板１２と、スペーサ板１３と、を備え、スペーサ板１３は、長手方向に延びる長円形の開口１４を備え、上弾性薄板１１と下弾性薄板１２とは、各開口１４に面する領域に電極膜１５、１６が形成されており、乗員の着座により全体が下に凸となるように長手方向に湾曲した際に、開口１４の長手方向両端に対する上弾性薄板１１の下方向の矢高Ｃｉと下弾性薄板１２の下方向の矢高Ｃｏとの差がスペーサ板の厚さｔよりも大きくなることにより、２つの電極膜１５、１６が接触して着座を検出する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯板状の車両用シート着座センサであって、
帯状の上弾性薄板と、
帯状の下弾性薄板と、
前記上弾性薄板と前記下弾性薄板との間に積層接合された帯状のスペーサ板と、を備え、
前記スペーサ板は、長手方向に延びる長円形の開口を少なくとも１つ備え、
前記上弾性薄板と前記下弾性薄板とは、各前記開口に面する領域に電極膜がそれぞれ形成されており、
乗員の着座により全体が下に凸となるように長手方向に湾曲した際に、
少なくとも１つの前記開口の長手方向両端に対する前記上弾性薄板の下方向の矢高と、その開口の前記長手方向両端に対する前記下弾性薄板の下方向の矢高との差が前記スペーサ板の厚さよりも大きくなり、前記上弾性薄板の前記電極膜が前記下弾性薄板の前記電極膜に接触することにより、２つの前記電極膜が通電して着座を検出すること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用シート着座センサであって、
複数の前記開口は、長手方向に隣接する２つの開口の各両端の各半円部が幅方向に重なり、各中央の各長方形部が幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されていること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両用シート着座センサであって、
前記開口の長手方向の長さは、前記スペーサ板の厚さの６０倍から１２０倍であること、
を特徴とする車両用シート着座センサ。

【請求項4】

請求項１または２に記載の車両用シート着座センサであって、
前記上弾性薄板は、前記下弾性薄板よりも厚いこと、
を特徴とする車両用シート着座センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用シート着座センサの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

車両には、シートに乗員が着座しているか否かを検出するセンサが設けられる場合がある。着座検出用のセンサとしては、乗員が着座するシートクッションに設けられた圧力センサを用いる方式や、乗員の着座圧力による検出板の変形により電極を接触させて着座を検出する方式や、導電性ウレタンフォームの抵抗値の変化を検出する方法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－７５８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術のセンサでは、センサ直上に軽い荷物を載せただけで着座を検出してしまう場合や、小柄な乗員の着座を検出しにくい場合があり、着座の検出精度に改善の余地があった。

【0005】

そこで、本発明は、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の車両用シート着座センサは、帯板状の車両用シート着座センサであって、帯状の上弾性薄板と、帯状の下弾性薄板と、前記上弾性薄板と前記下弾性薄板との間に積層接合された帯状のスペーサ板と、を備え、前記スペーサ板は、長手方向に延びる長円形の開口を少なくとも１つ備え、前記上弾性薄板と前記下弾性薄板とは、各前記開口に面する領域に電極膜がそれぞれ形成されており、乗員の着座により全体が下に凸となるように長手方向に湾曲した際に、少なくとも１つの前記開口の長手方向両端に対する前記上弾性薄板の下方向の矢高と、その開口の前記長手方向両端に対する前記下弾性薄板の下方向の矢高との差が前記スペーサ板の厚さよりも大きくなり、前記上弾性薄板の前記電極膜が前記下弾性薄板の前記電極膜に接触することにより、２つの前記電極膜が通電して着座を検出すること、を特徴とする。

【0007】

このように、下方向に湾曲した際の、長円形の開口の部分における上弾性薄板と下弾性薄板との湾曲変形の周長差により、上弾性薄板の下方向の矢高が下弾性薄板の下方向に矢高よりも大きくなり、上弾性薄板の電極膜が下弾性薄板の電極膜に接触することで着座を検出するので、乗員の体格に関わらず着座を確実に検出することができると共に、荷物による着座の誤検出を抑制し、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることができる。

【0008】

本発明の車両用シート着座センサにおいて、複数の前記開口は、長手方向に隣接する２つの開口の各両端の各半円部が幅方向に重なり、各中央の各長方形部が幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されてもよい。

【0009】

これにより、長手方向の広い範囲で乗員の着座の検出を行うことができるので、乗員の体格、着座位置に関わらず、着座を確実に検出することができる。

【0010】

本発明の車両用シート着座センサにおいて、前記開口の長手方向の長さは、前記スペーサ板の厚さの６０倍から１２０倍としてもよい。

【0011】

これにより、乗員の体格に関わらず、着座を確実に検出することができる。

【0012】

本発明の車両用シート着座センサにおいて、前記上弾性薄板は、前記下弾性薄板よりも厚くてもよい。

【0013】

これにより、荷物による局部的な圧力により乗員の着座を誤検出することを抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、車両用シート着座センサの検出精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態の車両用シート着座センサが取り付けられた車両用シートを示す側面図（左図）と、クッションカバーを取り外したクッションパッドとクッションパッドの上に取付けられた車両用シート着座センサの斜視図（右図）である。

【図2】実施形態の車両用シート着座センサの平面図である。

【図3】実施形態の車両用シート着座センサの断面図であって、図２に示すＡ－Ａ断面である。

【図4】実施形態の車両用シート着座センサが僅かに下に凸に湾曲した場合の図３に示すＢ部の変形を示す断面図である。

【図5】実施形態の車両用シート着座センサが図４に示す状態から更に下に凸に湾曲した場合の図３に示すＢ部の変形を示す断面図である。

【図6】実施形態の車両用シート着座センサの開口の長手方向長さに対する電極膜が接触を開始する湾曲半径を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら実施形態の車両用シート着座センサ１０について説明する。車両用シート着座センサ１０は、図１の左図に示す車両用のシート２０に取り付けられている。シート２０は、乗員が座り、乗員の荷重がかかるクッション部２１と、乗員の背中を支持する背もたれ部２２と、乗員の頭部を支持するヘッドレスト２３とで構成されている。図１の右図に示すように、クッション部２１は、乗員の荷重を受けるクッションパッド２４と、クッションパッド２４の上に被せられるクッションカバー２５とで構成されている。クッションカバー２５はファブリック、皮等で構成されている。

【0017】

車両用シート着座センサ１０は、クッションパッド２４の上面で、車両幅方向の中央のやや後方の乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所の近傍に取り付けられている。車両用シート着座センサ１０は、車両前後方向に長い帯板形状である。尚、図１に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、シート２０が取り付けられる車両の前側、上側、右側をそれぞれ示している。また、図２～５に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両用シート着座センサ１０を備えるシート２０が車両に取り付けられた際の車両用シート着座センサ１０の方向を示す。また、帯板状の車両用シート着座センサ１０の延びる車両前後方向を長手方向、長手方向と直交する方向を幅方向という。

【0018】

図２、３に示すように、車両用シート着座センサ１０は、全長ＬＬ、全幅ＷＷの帯板形状で、帯状の上弾性薄板１１と、帯状の下弾性薄板１２と、帯状のスペーサ板１３とで構成されている。上弾性薄板１１と下弾性薄板１２は、例えば、樹脂の薄板、或いは樹脂フィルムで構成されてもよい。また、スペーサ板１３も樹脂板で構成されてもよい。

【0019】

スペーサ板１３は上弾性薄板１１と下弾性薄板１２との間に積層接合されており、長手方向に延びる長円形の長さＬ、幅Ｗの開口１４が複数配置されている。複数の開口１４は、長手方向に隣接する２つの開口１４の各両端の各半円部Ｓが幅方向に重なり、各中央の各長方形部Ｍが幅方向に重ならないように千鳥状に二列に配置されている。スペーサ板１３の厚さｔは、上弾性薄板１１、下弾性薄板１２の厚さよりも厚くなっている。

【0020】

図３に示すように、上弾性薄板１１と下弾性薄板１２とには、各開口１４に面する領域に電極膜１５、１６がそれぞれ形成されている。車両用シート着座センサ１０は、この２つの電極膜１５、１６が接触することによる通電により乗員の着座を検出する。

【0021】

次に図４、５を参照しながら、乗員がシート２０に着座した際の車両用シート着座センサ１０の各部の変形と着座検出について説明する。

【0022】

図４は、乗員の着座により、シート２０のクッション部２１が下方向に僅かに湾曲した状態の車両用シート着座センサ１０の断面を示す。図４に示す様に、下弾性薄板１２は、下に方向に凸の半径Ｒｓの湾曲面となっている。スペーサ板１３の厚さをｔとすると、上弾性薄板１１は下に凸の半径（Ｒｓ－ｔ）の湾曲面となっている。下弾性薄板１２の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間の湾曲面に沿った周長は、Ｕｏであり、上弾性薄板１１の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間の湾曲面に沿った周長は、Ｕｉである。周長Ｕｏは周長Ｕｉよりも長いが、車両用シート着座センサ１０の湾曲変形がごくわずかな場合には、その差は、非常に小さく、上弾性薄板１１は、周方向に圧縮された状態で、下弾性薄板１２と略平行に湾曲している。従って、この状態では、電極膜１５、１６は互いに離間して接触しておらず、着座を検出していない。

【0023】

次に乗員の荷重により、クッション部２１が下方向に大きく変形すると、図５に示す様に車両用シート着座センサ１０の下弾性薄板１２は、下方向に凸の半径Ｒｏの湾曲面となる。ここで、半径Ｒｏは、先に図４を参照して説明した半径Ｒｓより小さい。このように、下弾性薄板１２の湾曲半径Ｒが小さくなると、図４を参照して説明した上弾性薄板１１の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間の湾曲面に沿った周長Ｕｉと、下弾性薄板１２の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間の湾曲面に沿った周長Ｕｏとの差が大きくなる。このため、上弾性薄板１１の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間の部分に加わる周方向の圧縮力が大きくなり、図５に示す様に、上弾性薄板１１は、開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとの間で下方向に向かって座屈変形を起こし、半径Ｒｉ、周長Ｖｉの湾曲面となる。この際、上弾性薄板１１の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとを結ぶ線からの下方向への湾曲高さ、つまり、開口１４の長手方向両端に対する上弾性薄板１１の下方向への湾曲高さは、矢高Ｃｉとなる。

【0024】

一方、下弾性薄板１２には、湾曲変形により引張力が加わるので、下弾性薄板１２は、上弾性薄板１１のような座屈変形はせず、図５に示す様に、半径Ｒｏ、周長Ｖｏの湾曲面となる。そして、下弾性薄板１２の開口１４の前端１４ｆと後端１４ｒとを結ぶ線からの下方向への湾曲高さ、つまり、開口１４の長手方向両端に対する下弾性薄板１２の下方向への湾曲高さは、矢高Ｃｏとなる。

【0025】

そして、上弾性薄板１１の矢高Ｃｉと下弾性薄板１２の矢高Ｃｏとの差がスペーサ板１３の厚さｔよりも大きくなると、上弾性薄板１１の下面に形成されている電極膜１５が、下弾性薄板１２の上面に形成されている電極膜１６に接触し、乗員の着座を検出する。

【0026】

次に、開口１４の長手方向長さＬと２つの電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒについて説明する。図６の実線ａはスペーサ板１３の厚さｔが厚い場合の開口１４の長手方向長さＬに対する電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒの関係を示し、図６の破線ｂは、スペーサ板１３の厚さが薄い場合の開口１４の長手方向長さＬと湾曲半径Ｒとの関係を示す。図６に示すように、開口１４の長手方向長さＬが長くなると、電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒは大きくなる。逆に、開口１４の長手方向長さＬが短くなると、電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒは小さくなる。そして、図６中の実線ａ、白抜き矢印で示すように、開口１４の長手方向長さＬをＬ２とした場合には、車両用シート着座センサ１０の湾曲半径ＲがＲ２よりも小さくなった場合に電極膜１５、１６が接触して着座を検出する。また、開口１４の長手方向長さＬをＬ２よりも小さいＬ１とした場合には、車両用シート着座センサ１０の湾曲半径ＲがＲ２よりも小さいＲ１となった場合に電極膜１５、１６が接触して着座を検出する。

【0027】

ここで、車両用シート着座センサ１０の湾曲半径Ｒは、着座する乗員の臀部の大きさによって決まってくる。大柄な体格の乗員が着座した場合には、車両用シート着座センサ１０の湾曲半径Ｒは大きくなり、子供等の小柄な乗員が着座した場合には、車両用シート着座センサ１０の湾曲半径Ｒは小さくなる。従って、図６中の実線ａに基づいて、大柄な体格の乗員が着座した場合の車両用シート着座センサ１０の湾曲半径Ｒに対応する開口１４の長手方向長さＬを決定しておけば、着座した際の車両用シート着座センサ１０の湾曲半径Ｒが小さくなる子供等の体格の小柄な乗員の着座も検出可能とすることができる。

【0028】

一方、図６の実線ａからわかるように、開口１４の長手方向長さＬを長くすると、電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒが大きくなるので、車両用シート着座センサ１０が僅かに湾曲した場合でも電極膜１５、１６が接触してしまい、着座の誤検出が発生してしまう。そこで、本実施形態の車両用シート着座センサ１０では、図６に示す様に、開口１４の長手方向長さＬを大柄な体格の乗員が着座した場合に電極膜１５、１６が接触する長さに設定し、複数の開口１４を長手方向に複数、千鳥状に並べて配置することにより、着座の検出精度の向上を図りつつ誤検出を抑制し、広い範囲で着座検出を行うことができるように構成している。

【0029】

大抵の場合、荷物は下面が平らなので、シート２０の上に置かれた場合に、車両用シート着座センサ１０をあまり湾曲変形させない。従って、上記のように構成することにより、荷物がシート２０の上に置かれたことにより乗員の着座を誤検出することを抑制することができる。

【0030】

また、スペーサ板１３の厚さｔが薄い場合には、スペーサ板１３の厚さｔが厚い場合よりも電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径Ｒは大きくなる。例えば、図６中の実線ａに示す様に開口１４の長手方向長さＬがＬ１の場合、スペーサ板１３の厚さｔが厚い場合には、電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径ＲはＲ１であるが、図６中の破線ｂに示す様に、スペーサ板１３の厚さｔが薄い場合には、電極膜１５、１６が接触を開始する湾曲半径ＲはＲ１よりも大きいＲ２となる。

【0031】

このように、開口１４の長手方向長さＬは、スペーサ板１３の厚さｔに応じて適切に選択することが必要となる。発明者の研究によると、スペーサ板１３の厚さを一般的に用いられる０．４ｍｍから０．１５ｍｍ程度とした場合、開口１４の長さＬをスペーサ板１３の厚さｔの６０倍から１２０倍とすることにより、乗員の体格に関わらずに確実に着座を検出でき、且つ、荷物がシート２０の上に置かれたことにより乗員の着座を誤検出することを抑制することができることが分かっている。

【0032】

以上、説明したように、実施形態の車両用シート着座センサ１０は、下方向に湾曲した際の、長円形の開口１４の部分における上弾性薄板１１と下弾性薄板１２との湾曲変形の周長差により、上弾性薄板１１の下方向の矢高Ｃｉが下弾性薄板１２の下方向に矢高Ｃｏよりも大きくなり、上弾性薄板１１の電極膜１５が下弾性薄板１２の電極膜１６に接触することで着座を検出する。これにより、乗員の体格に関わらず着座を確実に検出することができると共に、荷物による着座の誤検出を抑制し、車両用シート着座センサ１０の検出精度の向上を図ることができる。

【0033】

また、実施形態の車両用シート着座センサ１０では、長手方向に隣接する２つの開口１４の両端の各半円部Ｓが幅方向に重なり、各中央の各長方形部Ｍが幅方向に重ならないように千鳥状に長手方向に並べて配置されている。これにより、着座を検出する開口１４が長手方向に連続して配置されるので、長手方向の広い範囲で乗員の着座の検出を行うことができる。また、乗員の体格、着座位置に関わらず、着座を確実に検出することができる。

【0034】

以上の説明では、車両用シート着座センサ１０は、スペーサ板１３に４つの開口１４が千鳥状に配置されているとして説明したが、これに限らず、長手方向に５つ以上の開口１４を千鳥状に配置してもよいし、開口１４を１つとしてもよい。

【0035】

また、上弾性薄板１１の厚さを下弾性薄板１２の厚さよりも厚くしてもよい。これにより、小さい荷物をシート２０の上に載置した場合に、上弾性薄板１１に加わる荷重により上弾性薄板１１が下方に向かって変形して電極膜１５が下弾性薄板１２の電極膜１６に接触することを抑制し、着座の誤検出を抑制することができる。

【0036】

また、以上の説明では、車両用シート着座センサ１０は車両前後方向に延びるように、シート２０のクッションパッド２４の上に取り付けられるとして説明したがこれに限らない。例えば、車両用シート着座センサ１０は、長手方向を車両幅方向とし、長手方向の中央部がクッションパッド２４の車両幅方向の中央のやや後方に乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所となるように、クッションパッド２４の上に取り付けられてもよい。また、車両用シート着座センサ１０は、長手方向の中央部が、クッションパッド２４の車両幅方向の中央のやや後方に乗員が着座した際に乗員の臀部が位置する場所となるように、車両前後方向に対して斜めになるようにクッションパッド２４の上に取り付けられてもよい。

【符号の説明】

【0037】

１０ 車両用シート着座センサ、１１ 上弾性薄板、１２ 下弾性薄板、１３ スペーサ板、１４ 開口、１４ｆ 前端、１４ｒ 後端、１５、１６ 電極膜、２０ シート、２１ クッション部、２２ 背もたれ部、２３ ヘッドレスト、２４ クッションパッド、２５ クッションカバー、Ｃｉ、Ｃｏ 矢高。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】