JP2013218784A - タッチスイッチ及びその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力検知スイッチをパッキン材と一体成形することで、より簡便な構成と優れた圧力検知機能を発揮するタッチスイッチ及びその製法を提供することを目的とする。
【解決手段】導電性の芯材５と、該芯材５と平行に配置された一対の導電性の線材３，４とを有し、該一対の線材の一方を芯材５に所定の間隔を保持した状態で、共に導電性ゴム材６で被覆した第一電極７と、前記一対の線材の他方を導電性ゴム材６で被覆した第二電極８と、第一電極７と第二電極８とが所定の間隔Ｌで対向配置される中空部９を有するように第一電極７と第二電極８との外周を絶縁ゴム材２で被覆し、中空部９が押圧を受けて変形することで第一電極７と第二電極８が接触することを特徴とするタッチスイッチ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドア枠等に嵌め込まれるウエルト上部に、外部の押圧により接点の開閉動作をおこなう圧力検知センサを組み込んで一体成形されるタッチスイッチ及びその製法に関する。

車両ドアに手等を挟まれた場合に、ドアの開閉を停止させる等の挟まれ防止機能を発揮させるための圧力検知センサは、車両ドアの外周に沿って連続して設置され、線で接触を検知する必要がある。

例えば、特許文献１には圧力検知センサとして、紐状に形成されたコードスイッチ及び圧力検知装置が開示されている。図５に示すように、コードスイッチ１７は、装着部１５で車両ドアや窓枠の縁に取付けるウエルト１６上部の筒状ホルダ１２の中に挿入される。ウエルト１６は、芯材１３をゴム材１４で被覆し、コードスイッチを保持するため中空構造の筒状ホルダ１２が形成されている。当該ウエルト１６の筒状ホルダ１２に挿入するため、コードスイッチ１７は円筒状のケーブル構造を有し、且つ柔軟な弾性体１８で被覆されたケーブル内の中空部２０には、スイッチ電極となる複数の金属導体線１９が相互に接触しないように配置されている。コードスイッチ１７は、外部から押圧を受けることによりケーブル内の中空部２０が潰れて、中空部２０に配置されている撚線構造の金属導体線１９が接触してスイッチ機能を発揮する。

また、例えば特許文献２には、ウエルト１６上部にパッキン材の筒状ホルダを設けて、筒状ホルダの内壁に導体を配置して対向する金属芯材の一部を露出させ、スイッチ接点の電極として利用した簡便な構造のタッチスイッチが開示されている。

特許第３７０７７９６号公報 公開実用新案昭６１−８７７１８号公報

しかし、図５に示す特許文献１に開示されたコードスイッチ１７は、スイッチ機能に特化した構造により優れた圧力検知機能と汎用性を有するが、ドア等のフランジ部に嵌め込まれるウエルト１６とコードスイッチ１７とは別々に作成されている。そのため、ウエルト１６上部の筒状ホルダ１２にコードスイッチ１７を挿入する工程が必要となる。

また、ドア等のフランジ部に嵌め込まれるウエルトの製造メーカと、圧力検知センサの製造メーカとは別であり、圧力検知センサを組み込んだウエルトによる圧力検知装置の製造において、コスト、納期、品質保証及び責任範囲等の調整が会社ごとに必要であり、問題発生時の対応に遅れが生じる問題がある。

特許文献２に開示されているタッチスイッチの場合、金属芯材の一部の金属面を完全に露出させたまま押し出し成形することは不可能で、金属芯材の露出すべき電極面には薄いゴムのバリが貼り付き、接触不良を起こす原因となる。そのため後工程として、金属芯材の電極面に付着したゴムのバリを削除して電極面を完全に露出させる工程が必要となる。

本発明は、以上の課題に着目して成されたもので、スイッチ素子をウエルト上部の中空部に組み込み一体成形することで、より単純化した簡便な構成の圧力検知センサを提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、以下（１）〜（４）の構成を備えるものである。

（１）導電性の芯材と、該芯材と平行に配置された一対の導電性の線材とを有し、該一対の線材の一方を前記芯材に所定の間隔を保持した状態で、共に導電性ゴム材で被覆した第一電極と、前記一対の線材の他方を導電性ゴム材で被覆した第二電極と、前記第一電極と前記第二電極とが所定の間隔で対向配置される中空部を有するように前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆し、前記中空部が押圧を受けて変形することで前記第一電極と前記第二電極が接触することを特徴とするタッチスイッチ。

（２）導電性の芯材と、該芯材と平行に配置された導電性の線材とを有し、前記芯材を導電性ゴム材で被覆した第一電極と、前記線材を導電性ゴム材で被覆した第二電極と、前記第一電極と前記第二電極とが所定の間隔で対向配置される中空部を有するように前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆し、前記中空部が押圧を受けて変形することで前記第一電極と前記第二電極が接触することを特徴とするタッチスイッチ。

（３）前記絶縁ゴム材がウエルトとしての機能を有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のタッチスイッチ。

（４）前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のタッチスイッチの製法であって、前記芯材と前記線材を所定の位置に配置する工程と、前記導電性ゴム材で前記芯材と前記線材を被覆する工程と、前記導電ゴム材で被覆された前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆する工程と、を有し、断面形状が所定の形状に連続して形成されることを特徴とするタッチスイッチの製法。

圧力検知センサとウエルトを同一メーカで製造するため、スイッチ素子をウエルト上部の中空部に組み込み一体成形することで、より単純化した簡便な構成の圧力検知センサを提供することが可能となる。その結果、圧力検知センサの組み込み工程を省き大幅なコストの削減を図り、簡便な構成と優れた圧力検知機能を発揮するタッチスイッチ及びその製法を提供できる。

本実施例に係るタッチスイッチの構造図 本実施例に係るタッチスイッチの成形工程を示し、（ａ）スイッチ素子となる二本の導体と芯材の配置を示す図、（ｂ）二本の導体と芯材の周囲を導電ゴム材で被覆した電極を示す図、（ｃ）電極を更に絶縁ゴム材で被覆して所定の形状に押し出し成形したタッチスイッチを示す図 本実施例に係るタッチスイッチの電極の構成例で、（ａ）二本の導体と芯材を核とする電極の構成を示す図、（ｂ）一本の導体と芯材を核とする電極の構成を示す図 本実施例に係るタッチスイッチの挟まれ防止機能の動作例で、（ａ）指が挟み込まれた状態を示す図、（ｂ）タッチスイッチが動作した状態を示す図 ウエルト上部にコードスイッチを挿入した従来のタッチスイッチを示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

本実施例に係るタッチスイッチは、プレス装置や建物等の境界ラインの侵入防止センサとして機能する床面やフェンスやベランダに敷設される圧力検知センサ、或いは自動車、各種装置等のドアや窓枠の縁に嵌め込まれるウエルトが、指等の挟まれ防止センサとして機能する紐状の圧力検知センサ、自動シャッタなどの挟まれ防止センサ、あるいは介護関連機器の自動で動作する部分に対する安全センサである。

また、本実施例に係るタッチスイッチの製法は、電極として線状の導体と補強用の芯材を核に導電ゴム材で被覆する工程と、電極外周を更に絶縁ゴム材で二重に被覆する工程により、導体と芯材を導電ゴム材と絶縁ゴム材で同時に被覆し、且つ所定の形状に連続して一体成形する押し出し成形による製造方法である。

本実施例では説明を簡単にするため、自動車等の車両ドアのフランジ部に嵌め込まれる装着部を有するウエルト上部の中空部に、圧力検知センサが形成されたタッチスイッチを例に説明する。

＜タッチスイッチの構造と機能＞
図１は、車両ドアのフランジ部に取付けられるウエルトとして、押し出し成形により所定の形状に一体成形されたタッチスイッチ１の構成を示す。当該タッチスイッチ１は、スイッチ素子となる対向配置された撚線の導体３，４と、片方の導体４と直に或いは電気的に接続されるＵ字状の芯材５とを核として、夫々を導電ゴム材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）で被覆し、更にその外周を絶縁ゴム材２で被覆して、押し出し成形により連続した所定の形状に一体成形されている。

タッチスイッチ１の構造は、車両ドアのフランジ部や枠に取付けるための係止機能を有するＵ字状の装着部１０と、導電ゴム材６ａ，６ｂで形成された突出構造の電極が、所定の間隔Ｌで対向配置されている中空の円筒部９からなる。円筒部９の内壁には、並置されている導体４と芯材５を核とする導電ゴム材６ｃと、導電ゴム材６ｃで形成された突出部を第一電極７、対向配置されている導体３を核とする導電ゴム材６の突出部を第二電極８とする、押圧によって電極同士が接触する圧力検知センサが形成されている。

タッチスイッチ１は、ウエルトの装着部１０の形状を保持し、抜け力を向上させるため挿入されていた芯材５を、タッチスイッチ１の電極の一部として利用することにより回路抵抗を低減して安定した帰還電流を確保する機能を発揮させている。更に、導体３，４を被覆する導電ゴム材６ａ，６ｂを夫々突出構造の電極として円筒部９の内壁に連続して形成することで、スイッチ接点の第一電極７は芯材５の硬い背骨上に固定され、且つ第二電極８と均一な接点間隔Ｌで配置される構造となり、タッチスイッチ１の接触動作の安定性と感度を高めることができる。円筒部９が外部から押圧を受けて変形する際、第一電極７が芯材５の硬い背骨上に突出構造で固定されることで、動作時の電極間の接触不良をなくして安定したスイッチの接触動作を確保することができる。

この導電ゴム材６でスイッチ素子の導体３，４と芯材５を被覆する構成は、特許文献２に示したタッチスイッチの電極金属面に薄いゴムのバリが貼り付くという押し出し成形の欠点を逆に利用して、積極的に導体４と芯材５の表面を導電ゴム材６で被覆して電気的に接続し、且つ突出構造にすることで安定した電極間の接触面を確保する構成となっている。

尚、装着部１０の形状は、取付け場所によってＵ字状や凸型状に形成されるため、組み込まれる補強用の芯材５の形状を実施例に示したＵ字状に限定するものではない。

＜タッチスイッチを一体成形する製造法＞
図２を使って、タッチスイッチ１の押し出し成形による成形工程を説明する。図２（ａ）は電極の核となるスイッチ素子の二本の撚線の導体３，４と芯材５の配置を示し、図２（ｂ）は二本の撚線の導体３，４と芯材５の周囲に導電ゴム材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）で被覆した状態を示し、図２（ｃ）は導電ゴム材６で被覆されたスイッチ素材３，４と芯材５を、更に絶縁ゴム材２で被覆しながら金型から押し出されて所定の断面形状を有する紐状のタッチスイッチ１が形成された状態を示す。

本実施例のタッチスイッチ１は押し出し成形で製造される際、電極の核となる芯材５と導体３，４を被覆する導電ゴム材６と、ウエルトの外被となる絶縁ゴム材２による被覆の形成過程が、全て連続した単一の工程で一体成形される製法である。実際の押し出し成形では、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した状態が、同時進行で行われている。これは、特許文献２に示したタッチスイッチの電極金属面に薄いゴムのバリが貼り付くという押し出し成形の欠点を逆に利用するものである。

スイッチ素子の導体３，４は、ステンレス撚線、ニッケルメッキ銅撚線、錫メッキ銅撚線、銀メッキ銅撚線等の金属、カーボンファイバ等の繊維及び樹脂製の引張強度の高い導電性撚線の線材を使用する。図中の導体は夫々一本の線材で示したが、タッチスイッチ１の用途や大きさ等に対応し、また導体３，４の断線や芯材５の折損等によるスイッチ回路の断絶を回避するための処置として導体３，４の数を増やし、複数の撚線を配置した構成であっても良い。導体４と芯材５を電気的に接続することで電気抵抗が低下し、タッチスイッチ１の帰還電流を増大してスイッチ感度を高める効果がある。

芯材５は、背骨部５ａと直交する複数の肋骨部５ｂからなるフィッシュボーン形状或いは凹断面形状の金属材または導電性樹脂材等の導電材で形成されるが、通常は安価で強度のある鉄材、メッキ鉄材等の金属導電材が使用されている。タッチスイッチ１の装着部１０は、湾曲した車両ドア等のフランジを両側から挟持するように嵌め込むため、自由に曲げることが可能なフィッシュボーン形状の芯材５は断面がＵ字状に曲げられている。また、芯材５の背骨部５ａ上にスイッチ素子の導体４を固定することで、導体３，４を核とする電極の間の距離Ｌを一定に保持することが可能となり、更に押圧を受けた際のタッチスイッチ１の安定した接触動作を確保できる。導体３，４或いは芯材５には、外部検出装置と接続するための出力端子１１が形成されている。

導体３，４と芯材５を夫々被覆する導電ゴム材６には、体積抵抗率が１０^２Ω・ｃｍ以下のＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）の導電材料を使用して被覆される。導体４と芯材５を被覆する際、夫々を覆う導電ゴム材６が一体で成形されるように導電ゴム材６ｂ，６ｃの吐出口を配置している。また、用途やコストに応じて円筒部９に配置される導体４と導電ゴム材６ｂの電極突起部を省くことも可能である（図３（ｂ）参照）。

ウエルトとしてタッチスイッチ１の外被形状を形成する絶縁ゴム材２には、体積抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以上のＥＰＤＭの絶縁材料を使用し、所定の断面形状の金型から押し出し成形されることでウエルトの外形が形成される。タッチスイッチ１の二重の被覆ゴム材は、電気特性が異なるだけで同一のＥＰＤＭ材料を使用するため形成後に積層構造とはならず一体化するため、導電ゴム材６と外被の絶縁ゴム材２は単一構造となり、その接着境界において個別に剥離することがない。

尚、導電ゴム材６と絶縁ゴム材２の材質は、上述したＥＰＤＭ材料と同様の性能を有するゴム材、熱可塑性の弾性体であれば良く、ＥＰＤＭのみに限定するものではない。

＜タッチスイッチの構成例＞
図３は、本実施例に係るタッチスイッチ１の円筒部９の内壁に形成される電極の構成例を示す。図３（ａ）は、円筒部９内壁の上下面に対向配置された導体３を核とする導電ゴム材６ａの第二電極８と、導体４を核とする導電ゴム材６ｂの第一電極７の突出構造を示し、電極の突起部分がスイッチ端子として接触する。導電ゴム材６ａ，６ｂの突起部分の厚みを変えることで、第一電極７と第二電極８の間の距離Ｌを変えてスイッチ感度を調整できる。

図３（ｂ）は、円筒部９の内壁の上面に形成された導体３を核とする導電ゴム材６ａの第二電極８と、導体４を核とする導電ゴム材６ｂを省いて芯材５を核とする導電ゴム材６ｃを第一電極７とするするスイッチ構成である。スイッチ電極の間隔Ｌを広げる必要がある場合等に利用できる。

導体４と導電ゴム材６ｂの突起部を省いた分のコスト削減が可能であり、芯材５の背骨部５ａを被覆する導電ゴム材６ｃを第一電極７とするため、導体３を核とする導電ゴム材６ａの第二電極８との電極間距離Ｌと接触面を広くすることができる。

＜タッチスイッチの挟まれ防止センサの動作＞
図４は、自動ドアや自動車等のスライドドアＤ１，Ｄ２のフランジ部Ｄ３に取付けられたタッチスイッチ１の挟まれ防止センサとしての動作例を示す。

本実施例に係るタッチスイッチ１による挟まれ防止機能の動作は、図４（ａ）に示すように閉鎖するドアＤ１，Ｄ２の間に誤って手（Ｈａｎｄ）の指を差し込んだ場合、図４（ｂ）に示すようにタッチスイッチ１の円筒部９の形状が押圧で潰れ、第一電極７と第二電極８の突出部が接触し、挟まれ防止センサが動作してドアＤ１，Ｄ２の閉鎖を停止させる。タッチスイッチ１は、ドアＤ１，Ｄ２の外周に沿って連続して設置されることで、線で接触を検知する圧力検知センサの機能を発揮する。

以上、ウエルトに組み込まれたタッチスイッチは同一メーカで製造できるため、製造コストの削減、仕様に応じた製造方法の変更、及び問題が発生した場合の迅速な対応が可能となる。また、使用する顧客においても圧力検知センサが既に組み込まれているため、圧力検知センサの組み込み工程が削減された簡便な作業工程を構築できる。

１ タッチスイッチ
２ 絶縁ゴム材
３ 導体（線材に対応）
４ 導体（線材に対応）
５ 芯材
６ 導電ゴム材
７ 第一電極
８ 第二電極
９ 円筒部
１０ 装着部
１１ 出力端子
１２ 筒状ホルダ
１３ 金属芯材
１４ ゴム材
１５ 装着部
１６ ウエルト
１７ コードスイッチ
１８ 弾性体
１９ 金属導体線
２０ 中空部
Ｄ１ ドア
Ｄ２ ドア
Ｄ３ フランジ
Ｌ 電極間の距離

Claims (4)

1. 導電性の芯材と、該芯材と平行に配置された一対の導電性の線材とを有し、
   該一対の線材の一方を前記芯材に所定の間隔を保持した状態で、共に導電性ゴム材で被覆した第一電極と、
   前記一対の線材の他方を導電性ゴム材で被覆した第二電極と、
   前記第一電極と前記第二電極とが所定の間隔で対向配置される中空部を有するように前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆し、
   前記中空部が押圧を受けて変形することで前記第一電極と前記第二電極が接触することを特徴とするタッチスイッチ。
2. 導電性の芯材と、該芯材と平行に配置された導電性の線材とを有し、
   前記芯材を導電性ゴム材で被覆した第一電極と、
   前記線材を導電性ゴム材で被覆した第二電極と、
   前記第一電極と前記第二電極とが所定の間隔で対向配置される中空部を有するように前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆し、
   前記中空部が押圧を受けて変形することで前記第一電極と前記第二電極が接触することを特徴とするタッチスイッチ。
3. 前記絶縁ゴム材がウエルトとしての機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチスイッチ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタッチスイッチの製法であって、
   前記芯材と前記線材を所定の位置に配置する工程と、
   前記導電性ゴム材で前記芯材と前記線材を被覆する工程と、
   前記導電ゴム材で被覆された前記第一電極と前記第二電極との外周を絶縁ゴム材で被覆する工程と、を有し、
   断面形状が所定の形状に連続して形成されることを特徴とするタッチスイッチの製法。

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