JP2003045274A - 着座センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高荷重が長時間加わるような状況においても
正確な荷重の検出をすることができる高い耐久性を備え
た着座センサを提供する。 【解決手段】 着座センサ６は、一対の可撓性シート１
１，１２を絶縁スペーサ１３及び接着材１４を介して重
合して構成される。可撓性シート１１，１２の対向面１
１ａ，１２ａには、上部電極１５ａと下部電極１６ａが
接点部１７に対応する位置に形成されている。絶縁スペ
ーサ１３の接点部１７に対応する位置には、所定の開口
径を有する開口部１８が形成されると共に、この開口部
１８に連通し接点部１７を隣接する他の接点部と空間的
に連結する空気路１９が形成されている。各接点部１７
に対して同時に荷重が加わる場合は、密閉された空気の
反発力により各接点部１７への実際の負荷荷重は軽減さ
れ、一部の接点部１７に対して荷重が加わる場合は、他
の接点部が膨張して負荷荷重のある接点部は低荷重で接
点のオン／オフが行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、座席への荷重の
有無を検出する着座センサに関し、特に高荷重が長時間
加わるような状態においても耐久性を失わず、安定した
検出特性を備える着座センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、着座センサは、自動車の座席など
に多く搭載され、様々な制御を行うための検出装置とし
て注目されている。図１０は、メンブレンスイッチを用
いた着座センサの構成を示す分解斜視図、図１１は、図
９のＡ−Ａ´断面図である。図１０及び図１１に示すよ
うに、従来の着座センサ１００は、例えばポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）等の絶縁樹脂フィルムからなる一対の可撓性
シート１０１，１０２を、絶縁スペーサ１０３を介して
重合することにより構成されている。一対の可撓性シー
ト１０１，１０２の対向面には、それぞれＡｇ（銀）ペ
ースト等の導電材からなる導電パターン１０４，１０５
がスクリーン印刷などの方法により形成されている。絶
縁スペーサ１０３の所定位置には、開口部１０６が形成
され、この開口部１０６の位置の上下の導電パターン１
０４，１０５が接点部１０７を形成する。接点部１０７
に可撓性シート１０１，１０２の厚み方向の荷重が加わ
ると、この開口部１０６を介して上下の導電パターン１
０４，１０５が接触し電気的に導通され、これにより流
れる電流を検出することにより接点部１０７のスイッチ
のオン／オフ（荷重の有無）を検出することができる構
造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな着座センサでは、例えば接点部１０７に高い荷重が
長時間加わりつづけるような場合、接点部１０７におい
てクリープ（変形）が発生し、上下の導電パターン１０
４，１０５がずれて接点が変形してしまい、正確な検出
をすることができなくなるという問題がある。

【０００４】この発明は、このような問題点に鑑みてな
されたもので、高荷重が長時間加わるような状況におい
ても正確な荷重の検出をすることができる高い耐久性を
備えた着座センサ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】この発明に係る第１の着
座センサは、座席への荷重の有無を検出する着座センサ
であって、一対の可撓性シートを絶縁スペーサ及びこの
絶縁スペーサの両面に配置された接着材を介して重合す
ることにより形成され、前記一対の可撓性シートの対向
面と前記絶縁スペーサとの接触面は前記接着材により密
閉され、前記対向面に複数の接点部を構成する導電パタ
ーンがそれぞれ形成されると共に、前記絶縁スペーサの
所定位置に前記接点部を形成するための開口部と、この
開口部に連通し隣接する接点部同士を空間的に連結する
空気路とが形成されたメンブレンスイッチからなること
を特徴とする。

【０００６】この発明に係る第２の着座センサは、座席
への荷重の有無を検出する着座センサであって、一対の
可撓性シートを絶縁スペーサ及びこの絶縁スペーサの両
面に配置された接着材を介して重合することにより形成
され、前記一対の可撓性シートの対向面と前記絶縁スペ
ーサとの接触面は前記接着材により密閉され、前記対向
面に複数の接点部を構成する導電パターンがそれぞれ形
成されると共に、前記接点部における前記導電パターン
の少なくとも一方が前記接点部に加えられる荷重が増加
するにつれて抵抗値が低下する感圧層により覆われ、前
記絶縁スペーサの所定位置に前記接点部を形成するため
の開口部と、この開口部に連通し隣接する接点部同士を
空間的に連結する空気路とが形成された感圧スイッチか
らなることを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、一対の可撓性シートの
対向面に形成された上下の導電パターンにより構成され
る接点部を形成する絶縁スペーサの開口部が、一対の可
撓性シート及び接着材により密閉されると共に、この開
口部が隣接する接点部同士を空間的に連結する空気路に
より連通されている。このため、複数の接点部へ同時に
荷重が加わる場合、開口部及び空気路の内部に密閉され
た空気の圧縮反発力により各接点部への負荷荷重を軽減
することができ、接点部への負担を軽くして変形等が発
生しないようにすることができる。また、一部の接点部
へ荷重が加わる場合、負荷荷重のない接点部へ空気路を
通じて密閉された空気が押し出されるため、この接点部
の空気体積増加による減圧作用及び負荷荷重のある接点
部の分散作用により負荷荷重のある接点部のオン／オフ
検出を比較的低荷重で行うことができ、同様に接点部へ
の負担を軽くして変形等が発生しないようにすることが
できる。これにより、着座センサの耐久性を向上させる
ことができる。

【０００８】なお、一対の可撓性シートと絶縁スペーサ
とを互いに密着する前記接着材は、コストや取扱性の面
からホットメルト系接着材であることが好適であるが、
その他の合成樹脂系接着材や粘着材も使用することがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、こ
の発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る着座センサを内蔵した座席を示
す側面図である。同図に示すように、座席１は、着座部
２、背もたれ部３及びヘッドレスト４により構成され
る。着座部２の表面には、布張り又は革張りなどの表皮
５が形成され、この表皮５の直下には、シート状の着座
センサ６が埋め込まれて配設されている。また、着座部
２には、子供を乗せたチャイルドシート７が着座部２全
体に対して荷重が加わるように設置されている。なお、
この着座センサ６は、確実にセンシングできる位置であ
れば着座部２のどの位置に配置されても良いものとす
る。

【００１０】図２は、着座センサ６の一部を示す断面図
である。着座センサ６は、この例ではメンブレンスイッ
チからなるもので、ポリエステルフィルムのような絶縁
樹脂フィルムなどからなる一対の可撓性シート１１，１
２を、同じく絶縁樹脂フィルムなどからなる絶縁スペー
サ１３及びこの絶縁スペーサ１３の両面に配置された接
着材１４を介して重合することにより構成されている。
なお、この例では、絶縁スペーサ１３は、２枚の絶縁ス
ペーサ１３ａ，１３ｂを、両面テープ等の接着部材１３
ｃを介して貼り合わせた構造からなる。一対の可撓性シ
ート１１，１２の対向面１１ａ，１２ａには、それぞれ
銀ペーストなどの導電材からなる導電パターン１５，１
６がスクリーン印刷等の方法で形成されている。図中上
側の導電パターン１５は、接点部１７に対応する位置に
それぞれ形成される上部電極１５ａと、これら上部電極
１５ａを、例えば＋側電源端子に共通に接続するリード
部（図示せず）とで構成されている。一方、図中下側の
導電パターン１６は、接点部１７に対応する位置にそれ
ぞれ形成される下部電極１６ａと、各下部電極１６ａに
流れる電流を個別的に検出回路５０に導くリード部（図
示せず）とから構成されている。

【００１１】絶縁スペーサ１３の接点部１７に対応する
位置には、上部電極１５ａと下部電極１６ａが互いに十
分接触できるだけの開口径を有する開口部１８が形成さ
れると共に、この開口部１８に連通し接点部１７を隣接
する他の接点部（図示せず）と空間的に連結する空気路
１９が形成されている。この空気路１９は、例えば絶縁
スペーサ１３ａ，１３ｂの間に配置される接着部材１３
ｃを予めパターン形成することなどにより形成される。
この着座センサ６では、この開口部１８を介して座席１
の着座部２への荷重印加時に上部電極１５ａと下部電極
１６ａとが接触する構造となっている。このとき、図３
に示すように、荷重印加があった各接点部１７の上部電
極１５ａと下部電極１６ａとが電気的に導通するため、
各接点部１７を流れる電流を検出回路５０で検出するこ
とにより荷重の有無を判別することができる。

【００１２】この着座センサ６では、各接点部１７（１
７ａ，１７ｂ，１７ｃ）を形成する開口部１８（１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ）が、隣接する接点部と空気路１９
を通じて空間的に連結されている以外は、一対の可撓性
シート１１，１２、絶縁スペーサ１３及び接着材１４に
より密閉されているため、例えば図４に示すように、チ
ャイルドシート７全体の重量（荷重Ｆ）が着座部２の全
面に加わり、着座センサ６の各接点部１７ａ〜１７ｃに
対して同時に荷重Ｆが加わるような場合、各開口部１８
ａ〜１８ｃ及び空気路１９内の密閉された空気は同時に
圧縮される。このように密閉状態で圧縮された空気は反
発力を生み出すため、各接点部１７ａ〜１７ｃをそれぞ
れ外側へ押し出そうとする力を発生する。このため、各
接点部１７ａ〜１７ｃへ加えられる実際の負荷荷重は、
荷重Ｆよりも軽減されたものとなる。従って、長時間に
わたり荷重Ｆが加えられた場合でも、各接点部１７ａ〜
１７ｃの変形等は少なくなるため、高い検出性能を維持
しつつ優れた耐久性を実現することができる。なお、各
接点部１７ａ〜１７ｃにおける上部電極１５ａと下部電
極１６ａの接触具合は、予めこの反発力を考慮して設定
することができるため、通常の着座センサと比較してオ
ン／オフ検出の性能に影響を与えることは皆無である。

【００１３】一方、図５に示すように、例えば人が座席
１の着座部２に着座した場合、人の臀部３０の着座位置
によっては着座センサ６の各接点部１７（１７ｄ，１７
ｅ，１７ｆ，１７ｇ）のうち、一部の接点部１７ｄ，１
７ｅに荷重Ｆが加わり他の接点部１７ｆ，１７ｇには荷
重が加わらないような状況が起こりえる。この場合、荷
重Ｆが加わる接点部１７ｄ，１７ｅの各開口部１８ｄ，
１８ｅの空気は空気路１９を通じて他の接点部１７ｆ，
１７ｇの各開口部１８ｆ，１８ｇへ押し出されるため、
空気が流入してきた接点部１７ｆ，１７ｇの各開口部１
８ｆ，１８ｇにおいては空気体積が増加して減圧作用が
起こり、接点部１７ｆ，１７ｇが外側に膨張させられ
る。これにより、荷重Ｆが加わる接点部１７ｄ，１７ｅ
の各開口部１８ｄ，１８ｅにおいては、同一体積内の空
気圧縮が軽減され空気の分散作用が起こるため、この接
点部１７ｄ，１７ｅの上部電極１５ａと下部電極１６ａ
の接触は、通常の着座センサに比べて低荷重で行われ
る。従って、この接点部１７ｄ，１７ｅの荷重Ｆに対す
る抵抗は低減されるため、接点部の変形等が起こりにく
くなり同様に優れた耐久性などを実現することができ
る。

【００１４】図６は、この発明の他の実施形態に係る着
座センサを示す断面図である。なお、以下において、既
に説明した部分と重複する説明は割愛する。着座センサ
８は、感圧スイッチからなるもので、絶縁樹脂フィルム
などからなる一対の可撓性シート２１，２２を、絶縁ス
ペーサ２３及びこの絶縁スペーサ２３の両面に配置され
た接着材１４を介して重合することにより構成され、一
対の可撓性シート２１，２２の対向面２１ａ，２２ａに
は、それぞれ導電パターン２５，２６が形成されてい
る。絶縁スペーサ２３は、上記絶縁スペーサ１３と同様
に、２枚の絶縁スペーサ２３ａ，２３ｂを、両面テープ
等の接着部材２３ｃを介して貼り合わせた構造からな
る。図中上側の導電パターン２５は、接点部２７に対応
する位置にそれぞれ形成される上部電極２５ａと、これ
ら上部電極２５ａを、例えばＶｃｃ電源端子に共通に接
続する図示しないリード部とで構成されている。一方、
図中下側の導電パターン２６は、接点部２７に対応する
位置にそれぞれ形成される下部電極２６ａと、各下部電
極２６ａを、それぞれ抵抗を介して接地する図示しない
リード部とから構成されている。また、可撓性シート２
２の導電パターン２６の下部電極２６ａには、この下部
電極２６ａを覆うように感圧インク（感圧層）３０が形
成されている。この感圧インク３０は、加えられる荷重
（圧力）に応じて抵抗値（接触抵抗）が変化するもので
ある。感圧インク３０は、ペースト状材料をスクリーン
印刷やオフセット印刷などの方法により成形する方法
や、予め成型した膜状電極を所定の場所に固定する方法
などにより形成されるものである。

【００１５】絶縁スペーサ２３の接点部２７に対応する
位置には、上記着座センサ６と同様に所定の開口径を有
する開口部２８が形成されると共に、この開口部２８に
連通し接点部２７を隣接する他の接点部（図示せず）と
空間的に連結する空気路２９が形成されている。この空
気路２９は、例えば絶縁スペーサ２３ａ，２３ｂの間に
配置される接着部材２３ｃを予めパターン形成すること
等で形成される。この着座センサ８では、この開口部２
８を介して上部電極２５ａと下部電極２６ａとが接触す
る構造となっている。

【００１６】この着座センサ８では、可撓性シート２１
の上部電極２５ａの接点部２７の上方から押圧力（荷重
Ｆ）が可撓性シート２２の下部電極２６ａ方向に加えら
れ、可撓性シート２１が撓んで上部電極２５ａが感圧イ
ンク３０に接触すると、感圧インク３０に加わる荷重Ｆ
（即ち、圧力）に応じて（反比例して）感圧インク３０
の抵抗値が変化し、図７に示すような特性を示すように
なる。即ち、可撓性シート２１の上部電極２５ａの接点
部２７に荷重Ｆが加えられていない状態では、上部電極
２５ａと下部電極２６ａとが互いに絶縁スペーサ２３で
離されているため、その抵抗値が無限大（∞）である。
一方、可撓性シート２１の上部電極２５ａの上方（接点
部２７の上方）から下部電極２６ａ方向（下方向）に荷
重Ｆが加えられて可撓性シート２１が撓み、上部電極２
５ａが感圧インク３０と接触して更に接点部２７に荷重
が加えられていくと、感圧インク３０に加わる荷重（即
ち、圧力値）ＦがＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃，…，Ｆ_nと増えてい
き、感圧インク３０の抵抗値ＲがＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，…，
Ｒ_nとなだらかに低下していく。

【００１７】この着座センサ８では、上述したように、
接点部２７の荷重値（圧力値）に応じて感圧インク３０
の抵抗値Ｒが変化（荷重値が増えると抵抗値Ｒが低下）
するので、等価的に可変抵抗とみなすことができる。従
って、図８に示すように、この着座センサ８の接点部２
７ａ〜２７ｎの可撓性シート２１の上部電極２５ａは、
定電圧Ｖｃｃを出力する図示しない定電圧源と接続さ
れ、可撓性シート２２の下部電極２６ａは、抵抗４０ａ
〜４０ｎを介してそれぞれ接地されているように構成す
ることができる。このため、可変抵抗の一端に定電圧Ｖ
ｃｃが供給され、可変抵抗の他端が抵抗４０ａ〜４０ｎ
を介して接地されているのと等しいと考えることができ
る。このような構成の着座センサ８の接点部２７ａ〜２
７ｎの他端、即ち、下部電極２６ａと抵抗４０ａ〜４０
ｎとの接続点Ｘａ〜Ｘｎの電位をこれら接続点Ｘａ〜Ｘ
ｎとそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器４１ａ〜４１ｎで
アナログ信号からディジタル信号に変換して検出回路５
０で検出することにより荷重の有無や圧力の大きさなど
を判定することが可能となる。

【００１８】なお、この着座センサ８も上記着座センサ
６と同様に各接点部２７を形成する開口部２８が、隣接
する接点部と空気路１９で連結されている他は、一対の
可撓性シート２１，２２、絶縁スペーサ２３及び接着材
１４により密閉されているため、各接点部２７に対して
同時に荷重Ｆが加えられる場合、負荷荷重は軽減される
と共に、一部の接点部２７に荷重Ｆが加わり他の接点部
２７に荷重Ｆが加わらない場合、低荷重で荷重Ｆが加え
られる接点部２７の接点のオン／オフが行われるため、
各接点部２７の変形などを抑えることができ、高い検出
性能と優れた耐久性を同時に実現することが可能とな
る。

【００１９】なお、上記実施例では、絶縁スペーサ１３
（２３）を、２枚の絶縁スペーサ１３ａ，１３ｂ（２３
ａ，２３ｂ）の間に接着部材１３ｃ（２３ｃ）を介して
貼り合わせた構造とし、この接着部材１３ｃ（２３ｃ）
に空気路１９（２９）を予め形成するようにしていた
が、図９に示すように、絶縁スペーサ３３に予め空気路
３９を構成する凹部を形成し、接着材１４を介して一対
の可撓性シート３１，３２の間に介挿するようにしても
良い。この他にも空気路により開口部を連結することが
できる構造であれば、その形態は多様である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
一対の可撓性シートの対向面に形成された上下の導電パ
ターンにより構成される接点部を形成する絶縁スペーサ
の開口部が、一対の可撓性シート及び接着材により密閉
されると共に、この開口部が隣接する接点部同士を空間
的に連結する空気路により連通されているため、複数の
接点部へ同時に荷重が加わる場合、開口部及び空気路の
内部に密閉された空気の圧縮反発力により各接点部への
負荷荷重を軽減することができ、接点部への負担を軽く
して変形等が発生しないようにすることができる。ま
た、一部の接点部へ荷重が加わる場合、負荷荷重のない
接点部へ空気路を通じて密閉された空気が押し出される
ため、この接点部の空気体積増加による減圧作用及び負
荷荷重のある接点部の分散作用により負荷荷重のある接
点部のオン／オフ検出を比較的低荷重で行うことがで
き、同様に接点部への負担を軽くして変形等が発生しな
いようにすることができる。これにより、着座センサの
耐久性を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態に係る着座センサを内
蔵した座席を示す側面図である。

【図２】 同着座センサの一部を示す断面図である。

【図３】 同着座センサの回路構成を示す図である。

【図４】 同着座センサ全体に荷重が加わる様子を示す
断面図である。

【図５】 同着座センサの一部に荷重が加わる様子を示
す断面図である。

【図６】 この発明の他の実施形態に係る着座センサを
示す断面図である。

【図７】 同着座センサにおける荷重と抵抗の関係を示
す特性図である。

【図８】 同着座センサの回路構成を示す図である。

【図９】 この発明の更に他の実施形態に係る着座セン
サを示す断面図である。

【図１０】 メンブレンスイッチを用いた着座センサの
構成を示す分解斜視図である。

【図１１】 図１０のＡ−Ａ´断面図である。

【符号の説明】

１…座席、２…着座部、３…背もたれ部、４…ヘッドレ
スト、５…表皮、６，８…着座センサ、７…チャイルド
シート、１１，１２，２１，２２…可撓性シート、１
３，２３…絶縁スペーサ、１４…接着材、１５，１６，
２５，２６…導電パターン、１７，２７…接点部、１
８，２８…開口部、１９，２９…空気路、３０…感圧イ
ンク、４０…抵抗、４１…Ａ／Ｄ変換器、５０…検出回
路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 座席への荷重の有無を検出する着座セン
   サであって、 一対の可撓性シートを絶縁スペーサ及びこの絶縁スペー
   サの両面に配置された接着材を介して重合することによ
   り形成され、 前記一対の可撓性シートの対向面と前記絶縁スペーサと
   の接触面は前記接着材により密閉され、前記対向面に複
   数の接点部を構成する導電パターンがそれぞれ形成され
   ると共に、 前記絶縁スペーサの所定位置に前記接点部を形成するた
   めの開口部と、この開口部に連通し隣接する接点部同士
   を空間的に連結する空気路とが形成されたメンブレンス
   イッチからなることを特徴とする着座センサ。
2. 【請求項２】 座席への荷重の有無を検出する着座セン
   サであって、 一対の可撓性シートを絶縁スペーサ及びこの絶縁スペー
   サの両面に配置された接着材を介して重合することによ
   り形成され、 前記一対の可撓性シートの対向面と前記絶縁スペーサと
   の接触面は前記接着材により密閉され、前記対向面に複
   数の接点部を構成する導電パターンがそれぞれ形成され
   ると共に、前記接点部における前記導電パターンの少な
   くとも一方が前記接点部に加えられる荷重が増加するに
   つれて抵抗値が低下する感圧層により覆われ、 前記絶縁スペーサの所定位置に前記接点部を形成するた
   めの開口部と、この開口部に連通し隣接する接点部同士
   を空間的に連結する空気路とが形成された感圧スイッチ
   からなることを特徴とする着座センサ。
3. 【請求項３】 前記接着材は、ホットメルト系接着材で
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の着座セン
   サ。