JP2006078448A - Pressure sensitive sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感圧センサに関するものである。 The present invention relates to a pressure sensitive sensor.
従来、開閉体の挟み込みを感圧センサにより検出するものとして、例えば自動車のドアに設けられたパワーウィンドウ装置に用いたものがある。そのものでは、ウィンドウの全閉時における挟み込みを検出するべくドアサッシュに感圧センサを設け、ウィンドウの閉側端とドアサッシュとの間に物体が挟まれた場合に生じる圧力を検出して挟み込みを判定している。感圧センサは、ウェザーストリップに中空部を設け、その中空部内に一対の電極と、両電極間に介装した感圧導電性ゴムシートとにより構成されている。
上記した感圧センサにあっては、導電性ゴムシートに絶縁突起が一体成形されており、外部圧力が加わっていない通常状態では突起により導電性ゴムシートと電極との間に絶縁空間が存在し、物体を挟み込んで外部圧力が加わると突起が潰されて導電性ゴムシートと電極とが互いに接触する。その接触により両電極同士が電気的導通状態になり、その信号により挟み込みを検出することができる。挟み込み検出に対してはウィンドウを停止して開動作に移すという制御をすることができる。 In the pressure sensor described above, the insulating protrusion is integrally formed on the conductive rubber sheet, and in the normal state where no external pressure is applied, there is an insulating space between the conductive rubber sheet and the electrode due to the protrusion. When an external pressure is applied while sandwiching an object, the protrusion is crushed and the conductive rubber sheet and the electrode come into contact with each other. Due to the contact, the two electrodes are brought into an electrically conductive state, and pinching can be detected by the signal. For pinching detection, it is possible to control to stop the window and shift to the opening operation.
開閉体には、自動車では上記ウィンドウに限らずドアやサンルーフなど種々のものがあり、また建築物ではドアなどがある。特に自動車の場合には流線型のボディ形状に合わせて開閉体の開口部の枠が直線形状ではないものがある。そのような部位に上記感圧センサを設けた場合には、曲線形状の部位に対しては感圧センサの電極がその曲線形状に沿って曲げられるため、その曲率が大きい場合には取り付け状態で電極と導電性ゴムシートとが接触してしまう虞がある。また、完全に接触していない場合でも極めて近接した状態の場合には振動などで誤検出してしまうことが考えられる。 The opening / closing body is not limited to the above window in automobiles, and includes various doors and sunroofs, and there are doors in buildings. In particular, in the case of an automobile, the frame of the opening of the opening / closing body is not a linear shape in accordance with the streamlined body shape. When the pressure sensor is provided in such a part, the electrode of the pressure sensor is bent along the curved part for a curved part. There is a possibility that the electrode and the conductive rubber sheet come into contact with each other. Further, even when the contact is not complete, it may be erroneously detected due to vibration or the like in a very close state.
上記構造の感圧センサにあっても、絶縁突起の大きさや形状を調整することにより曲率の大きな部位に対しても取り付け状態で電極と導電性ゴムシートとの接触を回避することが可能である。しかしながら、例えば絶縁突起を大きく形成した場合には物体の挟み込み時に突起が潰れにくくなり、挟み込み検出感度が鈍るという問題が生じる。 Even in the pressure-sensitive sensor having the above structure, it is possible to avoid contact between the electrode and the conductive rubber sheet in an attached state even for a portion having a large curvature by adjusting the size and shape of the insulating protrusion. . However, for example, when the insulating protrusion is formed large, the protrusion is not easily crushed when the object is sandwiched, and there is a problem that the sandwiching detection sensitivity is lowered.
このような課題を解決して、曲線部への取り付けにおいて誤検出を防止すると共に荷重を確実に検出可能とする感圧センサを実現するために本発明に於いては、互いに離間しかつ平行状態に設けられた一対の長尺の電極と、少なくとも前記両電極間に充填されかつ弾性変形する導電性弾性部材とを有し、前記導電性弾性部材は、前記導電性弾性部材に加わる荷重による圧縮変形に伴って抵抗値が増減するものであり、前記導電性弾性部材内に、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ当該所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段が設けられているものとした。 In order to solve such a problem and to realize a pressure-sensitive sensor that can detect a load reliably while preventing erroneous detection in mounting on a curved portion, in the present invention, it is separated from each other and in a parallel state. And a conductive elastic member that is filled between and at least elastically deforms between the electrodes, and the conductive elastic member is compressed by a load applied to the conductive elastic member. The resistance value increases or decreases with deformation, and the change in resistance value is small until reaching a predetermined compression deformation region in the conductive elastic member, and the resistance value change in the predetermined compression deformation region. It is assumed that resistance changing means for increasing the resistance is provided.
特に、前記抵抗変化手段が、前記所定の圧縮変形域に至るまでは前記両電極間の導電経路の一部を遮断し得る絶縁状態であり、前記所定の圧縮変形域にて前記絶縁状態が消滅する絶縁領域を前記導電性弾性部材内に設けたものであると良く、さらに前記絶縁領域が空隙であると良い。また、絶縁領域は複数箇所設けられていると良い。さらに、開閉体による物体の挟み込みを検出するべく、前記開閉体の開閉方向端に前記一対の電極を当該開閉方向に並べるように設けて使用されると良い。 In particular, the resistance changing means is in an insulating state capable of blocking a part of the conductive path between the electrodes until reaching the predetermined compression deformation region, and the insulation state disappears in the predetermined compression deformation region. It is preferable that an insulating region to be provided is provided in the conductive elastic member, and the insulating region is preferably a gap. In addition, a plurality of insulating regions are preferably provided. Further, in order to detect the object being caught by the opening / closing body, the pair of electrodes may be provided at the opening / closing direction end of the opening / closing body so as to be arranged in the opening / closing direction.
このように本発明によれば、圧縮変形の増大に応じて抵抗値が減少する導電性弾性部材を用い、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段を設けたことから、感圧センサに対する荷重の増大を抵抗値の変化量によって検出することができるため、感圧センサの取り付け時の誤検出を防止できる上、荷重が加わったことを確実に検出することができる。 As described above, according to the present invention, the conductive elastic member whose resistance value decreases as the compression deformation increases is used, and the change in the resistance value is small until the predetermined compression deformation range is reached. Since the resistance change means that increases the resistance value at 1 is provided, an increase in the load on the pressure sensor can be detected by the amount of change in the resistance value, thus preventing erroneous detection when the pressure sensor is installed. In addition, it is possible to reliably detect that a load has been applied.
特に、導電性弾性部材内に絶縁領域を設け、圧縮変形により絶縁状態が消滅することにより、その絶縁状態消滅時に抵抗値が一気に低減するため、導電性弾性部材内に絶縁領域を設けるという簡単な構造で速やかにかつ確実な検出を行い得る感圧センサを構成し得る。さらに、絶縁領域としては空隙であって良く、導電性弾性部材内に空隙を設けるだけで上記構造を達成し得る。また、絶縁領域を任意の数だけ設定することで、所定の圧縮変形域までの抵抗値の変化率をより細かく制御することができる。 In particular, since an insulating region is provided in the conductive elastic member and the insulation state disappears due to compression deformation, the resistance value is reduced at a stroke when the insulating state disappears. Therefore, the insulating region is provided in the conductive elastic member. A pressure-sensitive sensor capable of prompt and reliable detection with the structure can be configured. Furthermore, the insulating region may be a gap, and the above structure can be achieved only by providing a gap in the conductive elastic member. In addition, by setting an arbitrary number of insulating regions, the rate of change in resistance value up to a predetermined compression deformation region can be controlled more finely.
また、一対の電極を開閉体の開閉方向に並べることにより、開閉体による挟み込み発生時には導電性弾性部材が両電極の並び方向に圧縮変形するため、両電極間の抵抗値の変化を検出することにより圧縮変形状態を監視することができ、開閉体の挟み込み検出に好適に用いることができる。 In addition, by arranging the pair of electrodes in the opening / closing direction of the opening / closing body, the conductive elastic member is compressed and deformed in the alignment direction of both electrodes when pinching occurs by the opening / closing body, so that a change in resistance value between both electrodes can be detected. Thus, the compression deformation state can be monitored, and it can be suitably used for detecting pinching of the opening / closing body.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明が適用された自動車用スライドドアの閉側縁部を示す要部側面図である。図において、開閉体としてのスライドドア1の閉側端の縁部に、その縁部に沿って上下方向に延在する感圧センサ2が取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of an essential part showing a closed side edge part of an automobile sliding door to which the present invention is applied. In the figure, a pressure
感圧センサ2は、図2に示されるように、弾性材からなるチューブ状の外皮3と、その中に内蔵された導電性弾性部材としての感圧導電性ゴム4と、感圧導電性ゴム4の中に埋設されかつドア1の開閉方向に互いに所定の間隔をあけて配置された一対の電極としての各電極線5a・5bと、両電極線5a・5b間の導通経路の一部を絶縁状態にするべく感圧導電性ゴム4内に発泡状態に形成した絶縁領域としての2つの空隙6とにより構成されている。なお、感圧センサ2のドア1への取り付けは、上記弾性材からなる外皮3に一体的に成形したドア係止部によって行ったり、接着やねじ等の固定手段によって行われたりする。
As shown in FIG. 2, the pressure-
感圧導電性ゴム4は、ゴムの中に導電粒子を均一に分布させて、圧力により圧縮すると導電粒子同士の接触数が増えて抵抗値が下がるものである。空隙6は、各電極線5a・5bの導電経路の一部を絶縁状態にするように、図2の断面図において両電極線5a・5b間を結ぶ直線の導電経路となる部分の両脇に、すなわちドア開閉方向に直交する方向に並んで2つ配設され手いる。空隙6の形状は、図示例ではドア開閉方向を短軸とする楕円状に形成されている。なお、空隙6の位置や形状、数は図示例に限定されるものではなく、位置は外皮3の内側で感圧導電性ゴム4に設けられていれば良く、また、形状は円形やその他の断面形状であって良く、さらに、その数は感圧センサ2の太さや取り付け位置の形状等に合わせて任意に設定可能である。
In the pressure-sensitive
図3に上記感圧センサ2を用いた挟み込み判定回路7のブロック図を示す。図において、各電極5a・5bが抵抗−電圧変換回路8に接続されており、抵抗−電圧変換回路8の出力ポートが比較器9の信号電圧入力ポートに接続されている。比較器9の基準電圧ポートには閾値設定回路10から出力される閾値電圧Vdが入力する。比較器9では、抵抗−電圧変換回路8からのセンサ信号電圧Vsと閾値電圧Vdとを比較し、センサ信号電圧Vsが閾値電圧Vd以上になったら所定の電圧を出力する。比較器9からの出力電圧に応じてスイッチ回路11からスイッチング信号(オン/オフ)が制御回路12(図1参照)に出力される。制御回路12は、通常の自動開閉や挟み込み回避などの制御をドア1に連結された駆動モータ13に対して行う。
FIG. 3 shows a block diagram of the
次に、上記感圧センサ2を用いた挟み込み判定要領について図4を参照して以下に示す。物体による荷重を受けていない(非挟み込み状態)場合には感圧センサ2は図2に示されるように内部の感圧導電性ゴム4の弾性復元力により円形断面形状に保持されている。その状態での両電極線5a・5b間の導電率は、両者間に存在する感圧導電性ゴム4の導電経路の抵抗値により決まる。
Next, the pinching determination procedure using the
非挟み込み状態では感圧導電性ゴム4が最も膨張している状態であり、図2に示されるように両電極線5a・5b間に2つの空隙6による大きな絶縁領域が存在している。その状態での両電極線5a・5b間の導電経路は、両電極線5a,5bとを最短距離で結んだ経路上に導電性ゴムが存在する両空隙6間の直線的な部分と、各空隙6を迂回する2ヶ所の各湾曲的な部分とになる。したがって、空隙6のないもの(外皮3内に感圧導電性ゴムが完全に充填されているもの)に比べて両電極線5a・5b間の抵抗値が大きく、図5に示される第1の変化域A側に示されるように抵抗値が高く保持される。
In the unpinched state, the pressure-sensitive
挟み込み初期など挟み込み方向に物体14による弱い荷重を感圧センサ2が受けると、空隙6は図2に示される円形断面形状の状態から図4に示されるような空隙6が潰された状態の範囲で変化する。図4の状態では空隙6による絶縁状態が消滅するため感圧導電性ゴム4の空隙6部分も導通状態となり、所定の圧縮変形域としての図5に示される第2の変化域Bにて両電極線5a・5b間の導通抵抗値が一気に減少する。なお、挟み込み方向へ感圧導電性ゴム4が圧縮変形するため、その変形量に応じても導通抵抗値が減少する。
When the pressure-
さらに挟み込み(荷重)が増していくと、図6に示されるように感圧センサ2がより一層潰される。その挟み込み方向の荷重の増大に応じて感圧導電性ゴム4がより大きく圧縮変形するため、その変形量(荷重)に応じて図5の第3の変化域Cに示されるように抵抗値が漸減する。
As the pinching (load) further increases, the pressure-
このように感圧センサ2に加わる荷重に応じて第2の変化域Bで抵抗値が大きく変化するため、その変化を検出するための閾値Rdを第2の変化域B内の任意の所に設定することにより、第2の変化域Bを通過する抵抗変化を検出することができる。特に空隙6が潰れて両電極線5a・5b間に空隙6による絶縁空間が存在しなくなった状態を判別し得るように閾値Rdを設定することにより、空隙6が押し潰されていない状態(図2)から潰された状態に感圧センサ2が圧縮変形した(図4)ことを検出し得る。
As described above, since the resistance value greatly changes in the second change region B according to the load applied to the pressure-
両電極線5a・5b間の抵抗値が上記閾値Rdになった時の抵抗−電圧変換回路8の出力Vsが閾値電圧Vdとなるように閾値設定回路10の出力を設定する。それにより、抵抗−電圧変換回路8の出力Vsと閾値電圧Vdとを比較器9で比較し、その結果をスイッチ回路11のオン/オフ信号で出力する。すなわち、両電極5a・5b間の抵抗値が閾値Rdよりも低下したら、挟み込み判定出力としてのスイッチ回路11の出力がオフからオンに切り替わり、スイッチ回路11の出力がオンになったら挟み込みが生じたと判定することができる。
The output of the
なお、スイッチ回路11のオン出力を制御回路12で受信したら、制御回路12ではドア1を停止して反転させるようにモータ13に対する制御を行う。この反転制御は、上記したように空隙6が潰れた時点で行うことができる。空隙6が完全に潰れた後における感圧導電性ゴム4の圧縮変形による反発力は圧縮変形の進行に伴って増大することになるが、それに対して空隙6が潰れるまでは感圧センサ2の圧縮変形による反発力はそれ程大きくないため、挟み込み判定において感圧センサ2の大きな反発力が生じた状態で挟み込みを判定することになることを回避できる。また、上記閾値Rdを横切る場合には荷重のわずかな増加に対して抵抗値が大きく変化するため、荷重が大きくなる前に素早く挟み込み判定を行うことができるなど、挟み込まれた物体14が柔らかい場合に挟み込み判定までに荷重が増大し過ぎて物体14を傷付けてしまうことを防止し得る。
When the
また、本発明による感圧センサ2にあっては、感圧導電性ゴム4の中に空隙6を設けたことから、空隙6が潰れて空隙6の内面同士が接触するまで空隙6による絶縁状態が保持される。図示例のように感圧センサ2をひも状に形成してドア1の縁部の形状に沿わせて取り付けた場合に、その縁部の形状がボディの流線型などの影響を受けて湾曲状となっている場合、その湾曲部において感圧センサ2が大きく曲げられることになる。そのような場合でも、例えば図7(a)・(c)に示されるように、湾曲部の曲率が小さい位置(VIIc−VIIc線の部分)では空隙6が初期状態に近い状態で保たれているが、図7(a)・(b)に示すように中央の曲率が大きい位置(VIIb−VIIb線の部分)では、空隙6が変形しているものの隙間の存在によってその部分の絶縁性が保持されるため、その状態から空隙6が潰れて感圧導電性ゴム4がその圧縮変形量が大きくなるような荷重を受けた場合に両電極5a・5b間の抵抗減少によりその荷重を検出することができる。
Further, in the pressure-
上記したように感圧導電性ゴム4内に空隙6が部分的に配置されていることから、残りの部分により空隙6が潰されるようになる曲げに対してある程度の強度が得られる。図示例のように感圧導電性ゴム4の空隙6を設けられた部分が両電極線5a・5b間を直線的に結ぶ部分を含む橋脚状に形成されていることにより、上記曲線部に取り付けただけで空隙6が潰されることを好適に防止し得る。また、空隙6の存在により感圧センサ2が曲がり易くなると共に、上記したように空隙6が潰されるまでにある程度の強度が得られるため、曲線部に対する追従性が良くなって取り付け許容度が大となり、種々の形状に取り付け可能になる。
Since the
なお、図示例では絶縁領域として空隙6を設けたが、空気による絶縁に限定されず、何らかの電気的な抵抗体を空隙6に相当する孔内に受容するようにしても良い。例えば、荷重が加わったときに抵抗率が変化するような液体を孔内に封入しても良い。また、荷重が加わったときにその部位に存在する抵抗体が荷重の加わっていない部位に移動するように構成することもできる。さらに、孔内に絶縁材を受容する場合には、孔が潰れた場合に孔の内面の少なくとも一部が接触し抵抗値の大きな変化が生じるようにするべく、絶縁材の断面積を孔よりは小さくしておいても良い。
In the illustrated example, the
本発明にかかる感圧センサは、荷重を受けた場合の圧縮変形を両電極間の大きな抵抗変化により検出することができ、物体の接触を検出するもの、特に開閉体の挟み込み検出装置等として有用である。 The pressure-sensitive sensor according to the present invention can detect compressive deformation when subjected to a load by a large resistance change between both electrodes, and is useful as a device for detecting contact of an object, in particular, a pinch detection device for an opening / closing body. It is.
1 ドア
2 感圧センサ
4 感圧導電性ゴム
5a・5b 電極線
6 空隙
7 判定回路
12 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記導電性弾性部材は、前記導電性弾性部材に加わる荷重による圧縮変形に伴って抵抗値が増減するものであり、
前記導電性弾性部材内に、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ当該所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段が設けられていることを特徴とする感圧センサ。 A pair of long electrodes that are spaced apart from each other and provided in parallel, and a conductive elastic member that is at least filled between the electrodes and elastically deformed;
The conductive elastic member has a resistance value that increases or decreases with compressive deformation due to a load applied to the conductive elastic member.
Resistance change means is provided in the conductive elastic member so that the change of the resistance value is small until reaching the predetermined compression deformation region and the change of the resistance value is large in the predetermined compression deformation region. Characteristic pressure sensor.
5. The device according to claim 1, wherein the pair of electrodes are provided so as to be arranged in the opening / closing direction at an end of the opening / closing body in order to detect the object being caught by the opening / closing body. A pressure-sensitive sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004265750A JP2006078448A (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Pressure sensitive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004265750A JP2006078448A (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Pressure sensitive sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=36158024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004265750A Pending JP2006078448A (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Pressure sensitive sensor |
Country Status (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009174955A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Hitachi Cable Ltd | Cable type load sensor |
WO2015186314A1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-12-10 | 株式会社デンソー | Collision detection system for vehicle |
WO2016208108A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | 株式会社デンソー | Vehicle collision detection device |
-
2004
- 2004-09-13 JP JP2004265750A patent/JP2006078448A/en active Pending
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