JP2017187362A - 荷重検知センサ及びシート装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサを提供する。【解決手段】 荷重検知センサ5は、基板51と、基板51の一方の面F1に設けられる第1電極52と、基板51の一方の面F1に設けられ第1電極52を囲む介在層57と、を有する第1電極シート50と、開口71が形成され第1電極シート50上に配置されるスペーサ70と、スペーサ70上に配置され開口71を介して第1電極52と対向する第2電極62を有する第2電極シート60と、を備え、第1電極シート50は、介在層57の一部が第1電極52側からスリット状に非形成とされた通路58を有し、開口71内の空間と外部の空間とが通路58を介して空間的に接続されている。【選択図】 図3
Description
本発明は、荷重検知センサ及びシート装置に関し、荷重を適切に検出する場合に好適なものである。
車両における安全システムの一つとして、乗車時にシートベルトが非着用であることを警告するアラームシステムが実用化されている。このアラームシステムでは、人の着座が感知されている状態でシートベルトの着用が非感知となる場合に、警告が発せられる。この人の着座を感知する装置として、着座による荷重を検知する荷重検知装置が用いられる場合がある。
荷重検知装置として、開口が形成されたスペーサが一対の樹脂製のフィルム間に配置され、それぞれのフィルム上に形成された電極が、スペーサの開口内において互いに所定の間隔をあけて対向する構成の荷重検知センサが用いられたものが知られている。このような荷重検知センサでは、一対の電極が適切に接触し精度よく荷重を検知するために、荷重検知センサが押圧されたときにスペーサの開口内の空気を排出する必要がある。
下記特許文献1には、一対の樹脂製のフィルム間に挟まれたスペーサに、開口と、開口をスペーサの外部と空間的に接続するスリットとが形成された荷重検知センサが記載されている。この荷重検知センサでは、荷重検知センサが押圧されたときに、スペーサの開口内の空気をスリットを介して外部に排出することができる。
しかし、上記のようなスリットがスペーサに形成されている場合、荷重検知センサの製造時において電極を有するフィルムとスペーサとを重ねあわせるときにスペーサに形成された開口の形状が変形する可能性がある。これは、スリットにより開口の周縁が閉じていないため、スリットの幅が変化することにより、開口の変形が生じ易いためである。このため、スペーサに形成された開口の形状や面積が、ばらつく可能性があった。このようなスペーサの開口の形状や面積のばらつきは、荷重検知センサのオン荷重に影響を与える。そのため、荷重検知センサのオン荷重についてもばらつきが生じる可能性があった。
そこで、本発明は、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサ及びシート装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサ及びシート装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の荷重検知センサは、基板と、前記基板の一方の面に設けられる第1電極と、前記基板の一方の面に設けられ前記第1電極を囲む介在層と、を有する第1電極シートと、開口が形成され前記第1電極シート上に配置されるスペーサと、前記スペーサ上に配置され前記開口を介して前記第1電極と対向する第2電極を有する第2電極シートと、を備え、前記第1電極シートは、前記介在層の一部が前記第1電極側からスリット状に非形成とされた通路を有し、前記開口内の空間と外部の空間とが前記通路を介して空間的に接続されていることを特徴とするものである。
この荷重検知センサでは、第1電極シートに形成された通路により、荷重検知センサが押圧されたときに、スペーサの開口内の空気を外部に排気することが可能である。従って、スペーサに上記のようなスリットを形成しなくともよい。このため、スペーサに形成された開口の形状や面積がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサのオン荷重のばらつきを抑制することができる。
また、前記介在層は前記第1電極と非導通とされる導電層とされ、前記通路内に前記介在層と非導通であって前記第1電極と電気的に接続される配線層が形成されていることが好ましい。
介在層が導電層である場合において、配線層を第1電極に接続する場合、配線層と介在層とを非導通とするために、配線層と介在層との間に隙間を形成する必要がある。この場合、この間隔に荷重が逃げるおそれがあり、荷重が電極に伝わりにくくなってしまう可能性がある。そこで、上記のように配線層が通路内に形成されることにより、配線層と介在層との間と通路とを兼ねることができ、介在層が非形成となる面積を抑制することができる。
また、前記介在層は前記基板の縁まで形成されており、前記通路は前記縁まで形成されていることが好ましい。
通路が基板の縁まで形成されることで、空気を排気する排気口が第1電極シートの側面に形成されることになる。ところで、排気口からは、塵埃が侵入する可能性がある。その塵埃が通路を通って開口内に達すると、第1電極と第2電極との接触不良を起こす可能性がある。そのため、排気口は開口から離れた位置に形成されることが、塵埃が仮に排気口から通路内に侵入した場合でも開口にまで達することを抑制することができる。従って、基板の縁まで通路が形成されることで通路長を長くすることができ、塵埃の新入に起因する第1電極と第2電極との接触不良を抑制することができる。
また、前記基板には前記通路と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されていることが好ましい。
荷重検知センサが用いられる着座センサ等の電子機器では、基板を下側にして配置されること多い。この場合貫通孔は荷重検知センサにおける下側を向いて開口することとなる。従って、貫通孔への塵埃の侵入を抑制することができる。
また、前記スペーサには粘着剤が塗布されており、前記通路に前記粘着剤が露出していることが好ましい。
上記のように排気口から通路内に塵埃が侵入することがある。しかし、第1電極シート上に配置されるスペーサに塗布された粘着剤が通路に露出することで、侵入した塵埃を粘着剤で捕集することができる。従って、塵埃が開口にまで達することをより抑制することができる。
また、前記第1電極シートの前記スペーサ側と反対側の面にはレジスト層が形成され、前記第1電極シートの前記スペーサ側の面にはレジスト層が非形成とされることが好ましい。
レジスト層は、基板上の配線等を短絡や衝撃から保護する機能を有する。従って、第1電極シートのスペーサ側と反対側の面にレジスト層が形成されることで、当該面の配線等を保護することができる。一方、レジスト層はその厚みにばらつきが大きいことで知られる。従って、第1電極シートのスペーサ側の面にレジスト層が非形成とされることで、第1電極と第2電極との距離がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサのオン荷重がばらつくことをより抑制することができる。
以上のように本発明によれば、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサ及びシート装置が提供される。
以下、本発明に係る荷重検知センサを用いた荷重検知センサユニットの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
図1は、本実施形態の荷重検知センサユニットの構成を示す分解図であり、図2は、荷重検知センサユニットがシート装置のSばねに取り付けられた様子を示す断面図である。なお、図2は、シート装置の左右方向に沿った面における荷重検知センサユニットの断面図である。図1、図2に示すように、荷重検知センサユニット1は、支持部材である台座2と、ハウジング3、ハウジングカバー4及び荷重検知センサ5を主な構成として備える。このシート装置は、シートクッションSCと、支持部材である台座2と、荷重検知センサ5とを主な構成として備える。
支持部材である台座2は、ハウジング3が載置される載置部21と、当該載置部21に連結される一対のフック部22とを有する。載置部21の上側の面はハウジング3が載置される載置面21Sとされる。また、載置部21には、載置面21Sから載置部21の下側の面(載置面21Sと反対側の面)まで貫通する複数の貫通孔23が形成されている。台座2は、例えば、金属板を成形して成るものであり、この場合、板厚は例えば0.8mmとされる。
一対のフック部22は、載置部21を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ設けられており、車両のシート装置におけるフレームの開口に並べて張り渡される複数のSばね100のうち隣接する一対のSばね100にそれぞれ嵌め込まれる。従って、それぞれのフック部22は、台座2をSばね100に係止する係止部である。本実施形態では、一対のフック部22はシート装置の横方向に並び、当該横方向に隣接する一対のSばね100に嵌め込まれるように形成される。また、一対のフック部22がこのように隣接する一対のSばね100に嵌め込まれた状態で、載置部21は複数のSばね100上に載置されるシートクッションSCの下方に位置し、さらに、複数のSばねを上方から見る場合に載置部21は当該一対のSばね100の間に配置される。上記のように一対のフック部22が一対のSばね100に嵌め込まれた状態で、本実施形態では、載置面21Sは、それぞれのSばね100の下端部よりも下側に位置する。
図1、図2に示すように、ハウジング3は、図示せぬ車両用制御ユニットに接続されるコネクタ部31と、当該コネクタ部31に連結されるスイッチ収容部32とを有する。スイッチ収容部32は底壁37及び枠壁38を有し、当該底壁37及び枠壁38によって荷重検知センサ5を収容する収容空間CAが形成されている。なお、本実施形態では、枠壁38は、樹脂成型時における変形を抑えるために肉抜き加工が施されている。
スイッチ収容部32の底壁37には、一対の固定用ピン33及び一対の接続ピン34が設けられている。一対の固定用ピン33は、それぞれハウジング3内に収容される荷重検知センサ5を固定するためのピンである。また、一対の接続ピン34は、それぞれコネクタ部31のコネクタ端子に電気的に接続されると共に、荷重検知センサ5と電気的に接続され、コネクタ端子と荷重検知センサ5とを電気的に接続するためのピンである。なお、図1では、コネクタ部31のコネクタ端子は省略されている。
スイッチ収容部32の枠壁38の外側面には一対の突出片35が設けられている。本実施形態では、これら一対の突出片35は座席の横方向に並ぶように設けられる。また、枠壁38の下端には台座2のそれぞれの貫通孔23に嵌め込まれる複数のフック片36が設けられている。それぞれのフック片36が台座2のそれぞれの貫通孔23に嵌め込まれることでハウジング3が台座2に固定され、上記のようにハウジング3が台座2の載置面21Sに載置される。
ハウジングカバー4は、スイッチ収容部32の収容空間CAを覆う蓋部材であり、シートクッションSCに押圧されることで荷重検知センサ5のスイッチを押圧する押圧部材である。ハウジングカバー4は、頂壁44及び枠壁48aを有する。ハウジングカバー4の枠壁48aの下端には一対のアーム41が設けられている。それぞれのアーム41にはハウジング3におけるスイッチ収容部32の枠壁38に設けられる突出片35が嵌め込まれる開口42が穿設される。一対のアーム41のそれぞれの開口42に対してハウジング3の一対の突出片35がそれぞれ嵌め込まれることでハウジングカバー4はハウジング3に係止される。従って、ハウジングカバー4がハウジング3に係止された状態で、一対のアーム41が座席の横方向からハウジング3を挟む状態とされる。
ハウジングカバー4の頂壁44には、ハウジング3におけるスイッチ収容部32の底壁37に対向される内側面から突出する押圧部43が設けられている。押圧部43は、先端が凸状の曲面形状をしており、ハウジングカバー4がハウジング3を覆いそれぞれの開口42にそれぞれの突出片35が嵌め込まれた状態で、当該先端が荷重検知センサ5のスイッチと接触している。つまり、押圧部43の先端は、後述のようにハウジングカバー4がシートクッションSCに押圧されていない状態において、当該先端が荷重検知センサ5のスイッチと接触している。
なお、ハウジングカバー4は、シートクッションSCよりも硬質な材料から形成されている。従って、ハウジングカバー4の一部である押圧部43もシートクッションSCよりも硬質な材料から形成されている。一般的にシートクッションSCは発泡されたウレタン樹脂からなるため、このようなハウジングカバー4の材料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
このようにハウジングカバー4の押圧部43が荷重検知センサ5に接触した状態で、図2に示すようにハウジングカバー4の頂壁44とハウジング3の枠壁38とは、離間しており、隙間GAが形成されている。
このように組み上げられた荷重検知センサユニット1が一対のSばね100に取り付けられた状態で、ハウジングカバー4の頂壁44における上面44Sは、シートクッションSCの下面と所定の距離を空けて対向する。この上面44Sは平面状とされる。上面44SはシートクッションSCにより押圧される面であり、荷重検知センサユニット1の受圧面と理解することができる。この上面44Sの面積は押圧部43における荷重検知センサ5のスイッチと接触する部分の面積よりも大きくされている。
次にハウジング3のスイッチ収容部32に収容される荷重検知センサ5について説明する。
図3は荷重検知センサ5の構成を示す分解図である。また、図4は図3に示す荷重検知センサ5のX−X線における断面図であり、図5は図3に示す荷重検知センサ5のY−Y線における断面図である。
図3に示すように、荷重検知センサ5は、第1電極シート50と、第2電極シート60と、スペーサ70とを主な構成として備える。
第1電極シート50は、例えば可撓性を殆ど有さない絶縁性の基板51を有する。基板51の材料としては、フェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などが挙げられる。この基板51において第2電極シート60に対向される一方の面F1には、第1電極52、配線層56a、第1接点部53、及び、介在層57が配置されている。
第1電極52は、基板51の一方の面F1に設けられ、スイッチSWを構成する一方の電極であり、例えば円形の金属層とされる。また、基板51の一方の面F1には配線層56aが設けられており、配線層56aの一方の端部は第1電極52に接続されている。また、基板51の一方の面F1には金属層から成る第1接点部53が設けられており、第1接点部53は、第2電極シート60と接触する概ね矩形の接触領域AR1及び当該第2電極シート60とは非接触とされる非接触領域AR2が互いに接続されて成る。
また、基板51の一方の面F1には、介在層57が設けられている。従って、介在層57は、第1電極52、配線層56a、第1接点部53と同じ層に形成されている。介在層57は金属層から成り、本実施形態では、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57が同じ種類の金属層とされ、互いに同じ厚さとされる。介在層57は、第1電極52と所定の間隔をあけて第1電極52を囲んでおり、少なくとも基板51の一部の縁まで形成されている。また、介在層57は、第1電極52側から所定の幅でスリット状に非形成とされており、本実施形態では、この介在層57の非形成領域は基板51の縁まで形成されている。この介在層57が非形成とされる領域が、後述のように空気が行き来する通路58とされる。本実施形態では、配線層56aが介在層57と所定の間隔をあけて、通路58内に形成されている。また、介在層57は、第1接点部53とも所定の間隔をあけて形成されており、介在層57は、第1電極52、配線層56a、第1接点部53と電気的に非導通とされている。
なお、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57を構成する金属としては、例えば、銅を挙げることができるが、これらの層はそのほかの金属から構成されても良い。第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57が同じ金属から成る場合、基板51の一方の面F1上全体に金属層を形成し、第1電極52となる領域の周り領域、通路58となる領域、第1接点部53となる領域の周りの領域を少なくともエッチングすることで、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57を形成することができる。
基板51において一方の面F1とは逆側の他方の面F2は荷重検知センサ5の下面とされ、当該他方の面F2には抵抗54、配線層56b,56cが配置される。抵抗54の一方の極には配線層56bが接続され、抵抗54の他方の極には配線層56cが接続されている。抵抗54は、断線を検知するための抵抗であり、本実施形態では、抵抗54はチップ抵抗から構成される。
基板51には、当該基板51の一方の面F1から他方の面F2にまで貫通する複数の貫通孔が形成され、それぞれ第1シート貫通孔55A、第2シート貫通孔55B、固定用貫通孔55C,55D及びピン用貫通孔55E,55Fとされる。
第1シート貫通孔55Aは、基板51の一方の面F1のうち配線層56aの他方の端部が位置する部位に形成される貫通孔である。この第1シート貫通孔55A内には配線層56aと接続される第1導電性部材CPAが設けられており、当該第1導電性部材CPAを介して、基板51の一方の面F1に配置される配線層56aと基板51の他方の面F2に配置される配線層56bとが電気的に接続される。これにより第1電極52と抵抗54とが配線層56a、第1導電性部材CPA及び配線層56bを介して電気的に接続される。
第2シート貫通孔55Bは、基板51の一方の面F1のうち第1接点部53が配置される領域内に開口が位置される貫通孔である。本実施形態では、第1接点部53の非接触領域AR2内に第2シート貫通孔55Bの開口が位置される。
第2シート貫通孔55B内には第2導電性部材CPBが充填されている。この第2導電性部材CPBを介して、基板51の他方の面F2に配置される配線層56cと第1接点部53の非接触領域AR2とが電気的に接続されている。従って、抵抗54と第1接点部53とが電気的に接続される。上記のように第1電極52と抵抗54とが電気的に接続されるため、第1電極52と抵抗54と第1接点部53がこの順に電気的に直列に接続される。
固定用貫通孔55C,55Dはハウジング3におけるスイッチ収容部の底壁37に設けられる一対の固定用ピン33が挿通される貫通孔である。この固定用貫通孔55C,55Dの直径は一対の固定用ピン33の外径と同程度とされる。
ピン用貫通孔55E,55Fはハウジング3に設けられる一対の接続ピン34が挿通される貫通孔である。ピン用貫通孔55Eの内部には荷重検知センサ5における電気回路の一方の末端部位である端子55Tが設けられ、ピン用貫通孔55Fの内部には荷重検知センサ5における電気回路の他方の末端部位である端子55Sが設けられている。端子55Sは、配線層56bに接続されており、第1電極52及び抵抗54に電気的に接続されている。端子55Tは、配線層56cに接続されており、抵抗54及び第1接点部53に電気的に接続される。また、端子55T,55Sは、対応するピン用貫通孔55E,55Fの内周面に沿って設けられており、当該端子55T,55Sに囲まれる空間の幅は接続ピン34の外径と同程度とされる。これらピン用貫通孔55E,55F一対の接続ピン34が挿通されると、端子55Tと一方の接続ピン34が電気的に接続され、端子55Sと他方の接続ピン34が電気的に接続される。
このような構造の第1電極シート50における基板51の他方の面F2側には、短絡や衝撃から配線層56b等を保護するため、レジスト層59が設けられている。一方、基板51の一方の面F1側にはレジスト層が設けられていない。第1電極シート50の一方の面には、後述のようにスペーサ70が配置されるため、レジストが設けられなくともスペーサ70により配線層56a等が保護される。
第2電極シート60は、金属板61から成り、第2電極62と、第2接点部63とを主な構成として有する。
金属板61は、可撓性を有する薄厚の金属から成り、本実施形態では基板51の縦幅よりも短い縦幅を有し、当該基板51の横幅と同等の横幅を有する薄厚の直方体状とされる。金属板61の材料としては、導電性を有する金属である限り特に限定するものではないが、例えば銅やステンレスなどが挙げられる。
金属板61には、当該金属板61の一方の面から他方の面にまで貫通する固定用貫通孔65C,65Dが形成される。固定用貫通孔65C,65Dはハウジング3におけるスイッチ収容部の底壁に設けられる一対の固定用ピン33が挿通される貫通孔であり、第1電極シート50の基板51に形成される固定用貫通孔55C,55Dと同形同大とされる。また、固定用貫通孔65C,65Dに対する第2電極62及び第2接点部63の配置部位と、第1電極シート50における固定用貫通孔55C,55Dに対する第1電極52及び第1接点部53の配置部位とは相対的に同じ位置関係とされ、第1電極シート50と金属板61とを重ねる場合に固定用貫通孔55Cと固定用貫通孔65Cとが互いに重なり、固定用貫通孔55Dと固定用貫通孔65Dとが互いに重なる。
第2電極62は、スイッチSWを構成する他方の電極であり、本実施形態では金属板61においてスペーサ70を介して第1電極52と対向する部位とされる。すなわち、金属板61の一部が第2電極62を兼ねている。従って、図1、図2に示すように、第1電極52、第2電極62のうちシートクッションSC側に位置する第2電極62は、シートクッション側から金属板61で覆われ、上記のように金属板61と一体とされていると理解できる。なお、例えば、金属板61と同じ材料又は異なる材料の金属層が、第2電極62として、金属板61においてスペーサ70を介して第1電極52と対向する部位に配置されても良い。
第2接点部63は、接続維持部APを構成する一方の部材であり、本実施形態では板ばねとして形成される。すなわち、金属板61には、当該金属板61の一端から他端側に向かって延伸する一対の切り欠き61A,61B(図1)が所定間隔をあけて設けられ、これら切り欠き61A,61Bに挟まれる部位が第2接点部63とされる。また、この第2接点部63が金属板61の板面に対して傾斜するように、当該第2接点部63の根元が第1電極シート50側に折り曲げられることによって、第2接点部63が板ばねとして形成される。このように金属板61では第2電極62とされる部位とは異なる部位が第2接点部63とされる。第2接点部63が形成される位置は、第1電極シート50と第2電極シート60とが重ねられる場合に、第1接点部53の接触領域AR1と重なる位置とされる。なお、第2接点部63として形成される板ばねの形状は、例えば、根元の幅が開放端の幅よりも大きい台形状とされても良く、矩形や台形以外の種々の形状が適用可能である。また、第2接点部63として、金属板61と同じ材料又は異なる材料の金属層が、金属板61における第1電極シート50側に配置されても良い。
スペーサ70は、第1電極シート50と第2電極シート60との間に挟まれる薄厚の絶縁性部材であり、本実施形態では金属板61から第2接点部63を除いたものと概ね同形同大とされる。スペーサ70の材料としてはPET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。
このスペーサ70には開口71が形成されている。この開口71は、基板51に配置される第1電極52と、当該第1電極52に対向される金属板61の第2電極62との間であって、鉛直方向において第1電極52及び第2電極62と重なる位置に形成されている。開口71は、第1電極52の大きさよりも僅かに大きく形成され、図4に示すように、スペーサ70を第1電極シート50に重ねた状態で、開口71内に第1電極52と介在層57との間における金属層が非形成とされる領域が露出する。
またスペーサ70にはスリット状の開口72が形成される。この開口72は、基板51に配置される第1接点部53と、当該第1接点部53に対向される金属板61の第2接点部63との間であって、鉛直方向において第1接点部53及び第2接点部63と重なる位置に形成されている。開口72の大きさは、金属板61において第2接点部63として形成される板ばねの大きさよりも僅かに大きい状態とされる。
さらにスペーサ70には、当該スペーサ70の一方の面から他方の面にまで貫通する固定用貫通孔75C,75Dが形成される。固定用貫通孔75C,75Dはハウジング3におけるスイッチ収容部の底壁に設けられる固定用ピン33が挿通される貫通孔であり、第1電極シート50の基板51に形成される固定用貫通孔55C,55Dと同形同大とされる。また、スペーサ70における固定用貫通孔75C,75Dに対する開口71及び開口72の配置部位と、第1電極シート50における固定用貫通孔55C,55Dに対する第1電極52及び第1接点部53の配置部位とは相対的に同じ位置関係とされる。従って、第1電極シート50、スペーサ70、第2電極シート60を重ねる場合に、固定用貫通孔55Cと固定用貫通孔65Cと固定用貫通孔75Cとが互いに重なり、固定用貫通孔55Dと固定用貫通孔65Dと固定用貫通孔75Cとが互いに重なる。
また、スペーサ70の両面には、粘着層78,79がそれぞれ塗布されている。粘着層78はスペーサ70の第1電極シート50側の面の全面に粘着剤が塗布されることで形成され、粘着層79はスペーサ70の第2電極シート60側の面の全面に粘着剤が塗布されることで形成される。
このような第1電極シート50、第2電極シート60及びスペーサ70が重ね合わされて、第1電極シート50とスペーサ70とが粘着層78により互いに固着され、第2電極シート60とスペーサ70とが粘着層79により互いに固着され、荷重検知センサ5が構成される。荷重検知センサ5においては、図4に示すように、開口71を介して第1電極52と第2電極62とが対向し、スイッチSWを形成する。第1電極52と第2電極62とが離間した状態において、第1電極52と第2電極62との距離は、例えば、0.1mmとされる。なお、本実施形態では、粘着層78と配線層56aや介在層57が接触するため、短絡を防止すべく粘着層78は非導電性とされる。
また、上記のように、荷重検知センサ5においては、第2電極シート60の第2接点部63が板ばねとして形成され、金属板61の板面に対して塑性変形をされ常時傾斜した状態にある。このため図5に示すように、第2接点部63が、スペーサ70の切り欠きで形成される開口72内を抜けて、第1電極シート50の第1接点部53の接触領域AR1と接続される。このように第1接点部53と第2接点部63とが接触することで接続維持部APが形成される。つまり、第1電極シート50の第1接点部53は、ハウジングカバー4に外圧が加わらない場合にも電気的な接続が維持される接続維持部APを構成する一方の部材であり、第2電極シート60の第2接点部63は当該接続維持部APを構成する他方の部材とされる。
図6は図3に示す荷重検知センサ5のZ−Z線における断面図であり、第1シート貫通孔55A及び通路58を通る面における断面図である。図4から図6に示すように、第1電極シート50とスペーサ70とが上記のように重ねられた状態で、通路58は、基板51、介在層57、スペーサ70により囲まれる。ただし、上記のようにスペーサ70の第1電極シート50側には粘着層78が塗布されているため、通路58には粘着層78が露出している。上記のように通路58は、基板51の縁まで形成されているため、基板51の縁において、基板51、介在層57、スペーサ70により囲まれる通路58の排気口58Eが形成されている。通路58は金属層が非形成とされる第1電極52と介在層57の間の領域に通じており、当該領域はスペーサ70の開口71に接続される。従って、排気口58Eから通路58を介して、開口71内と荷重検知センサ5とが空間的に接続される。このため、開口71内の空気は、通路58を介して排気口58Eから排気されることができる。
このような荷重検知センサ5は、図1に示すように、ハウジング3における一対の固定用ピン33が第1電極シート50の固定用貫通孔55C,55D、スペーサ70の固定用貫通孔75C,75D及び第2電極シート60の固定用貫通孔65C,65Dに順に挿通されることで、ハウジング3に固定される。
荷重検知センサ5がハウジング3に固定された状態で、一対の接続ピン34が第1電極シート50のピン用貫通孔55E,55Fにそれぞれ挿入される。これによりピン用貫通孔55E,55Fの内部に設けられる端子55T,55Sは対応する接続ピン34と接触し、当該接続ピン34を介してハウジング3のコネクタ部31のコネクタ端子と電気的に接続される。
また、ハウジングカバー4が取り付けられることで、スイッチSWにおける第2電極62の第1電極52側と反対側に上記のように押圧部43の先端が接触する。この押圧部43における第2電極62と接触する面積は、第2電極62の面積よりも小さく、また、受圧面である上面44Sの面積は、第2電極62の面積よりも大きい。このように荷重検知センサ5がハウジング3に固定され、ハウジングカバー4が取り付けられた状態で、金属板61の面方向におけるハウジングカバー4と荷重検知センサ5との相対的な移動が規制される。この相対的な移動の規制は、一対の固定用ピン33がハウジング3に対する荷重検知センサ5の移動を規制し、一対のアーム41がハウジングカバー4のハウジング3に対する水平方向の動きを規制することによる。従って、本実施形態では、一対の固定用ピン33及び一対のアーム41が、金属板61の面方向におけるハウジングカバー4と金属板61との相対的な移動を規制する移動規制部材を構成している。
図7は、ハウジング3に固定された荷重検知センサ5の等価回路を示す図である。図7に示すように、荷重検知センサ5の回路末端である一対の端子55T,55Sの間には、スイッチSW(第1電極52及び第2電極62)と、接続維持部AP(第1接点部53及び第2接点部63)とが接続される。このスイッチSWは一対の端子55T,55S間に電気的に接続され、当該一対の端子55T,55Sを介してハウジング3のコネクタ部31に設けられるコネクタ端子に接続される。また、上記のように抵抗54は第1電極52と第1接点部53とに電気的に接続されるため、スイッチSWに対して抵抗54は電気的に並列に接続される。従って、スイッチSWがオン状態となるとスイッチSWがオフ状態の場合よりも、端子55T,55S間の抵抗値が下がる。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1による着座の検出について説明する。
シート装置に人が着座すると、人の荷重によりシートクッションSCの下面が下方に移動し、シートクッションSCの下面は、ハウジングカバー4の上面44Sに接触する。シートクッションSCの下面が更に下方に移動すると、シートクッションSCの下面はハウジングカバー4の上面44Sを押圧する。そして、さらにシートクッションSCの下面が下方に移動すると、上記のようにハウジングカバー4とハウジング3との間には隙間GAが形成されているため、ハウジングカバー4はこの隙間GAの範囲内で下方に移動する。
図8は、荷重検知センサ5のオン状態を示す図である。ハウジングカバー4の下方への移動により、押圧部43の先端が第2電極62を押圧し、図8に示すように、第2電極62は第1電極52に接触して、荷重検知センサ5のスイッチSWはオン状態となる。すなわち、押圧部43が金属板61を押圧することによる金属板61の撓みにより第2電極62が第1電極52に接触する。このため、一対の端子55T,55S間の抵抗値が低くなり、この抵抗の変化が接続ピン34及びコネクタ端子を介して図示せぬ車両用制御ユニットにより検出される。こうして着座が検知される。
このとき、第2電極62がスペーサ70の開口71内に入り込むため、図3〜図6、図8より明らかなように、開口71内の空気は通路を通って排気口58Eから荷重検知センサ5の外部に排出される。従って、本実施形態の荷重検知センサ5では、適切に第1電極52、第2電極62がオンすることができる。
また、上記のように、シートクッションSCに押圧される受圧面である上面44Sの面積は押圧部43の先端である第2電極62と接触する部分の面積よりも大きくされているため、広い面で受けた押圧力を押圧部43に集中させることができ、より適切に金属板61を撓ませることができる。特に本実施形態では、押圧部43の先端が凸状の曲面形状とされているため、押圧部43の先端が平面状とされる場合よりも、金属板61に押圧力をより高い密度で加えることができ、より適切に金属板61を撓ませることができる。さらに、上記のように上面44Sの面積は第2電極62の面積よりも大きいため、シートクッションSCが第2電極62の直上以外から上面44Sに力を伝えることができる。このため、より適切に押圧部43に押圧力を集中させることができ、より適切に金属板61を撓ませることができる。
また、シート装置から人が離れると、シートクッションSCの下面が上昇し、押圧部43が金属板61に押し戻され、第1電極52と第2電極62とが離間して、荷重検知センサ5のスイッチSWはオフ状態となる。このため、一対の端子55T,55S間の抵抗値が元に戻り、抵抗値が元に戻ったことが接続ピン34及びコネクタ端子を介して図示せぬ車両用制御ユニットにより検出される。こうして離席が検知される。このとき、スペーサ70の開口71内に入り込んでいた第2電極62が元に戻ることで、図3〜図6、図8より明らかなように、荷重検知センサ5の外部の空気が通路を通って開口71内に流入し、適切に第1電極52と第2電極62とが離間することができる。
以上説明したように本実施形態の荷重検知センサ5では、上記のように第1電極シート50に形成された通路58により、荷重検知センサ5が押圧されたときに、スペーサ70の開口内の空気を外部に排気することが可能である。従って、スペーサ70に開口71と繋がる排気用のスリットを形成しなくともよい。このため、荷重検知センサ5の製造時に、スペーサ70に形成された開口71の形状や面積がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサ5のオン荷重のばらつきを抑制することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサ5では、介在層57は第1電極52と非導通とされる導電層とされ、通路58内に第1電極52と電気的に接続される配線層56aが形成されている。本実施形態のように介在層57が導電層である場合において、配線層56aを第1電極52に接続する場合、配線層56aと介在層57とを非導通とするために、配線層56aと介在層57との間に隙間を形成する必要がある。この場合、この間隔に荷重が逃げるおそれがあり、荷重が電極に伝わりにくくなってしまう可能性がある。しかし本実施形態では、上記のように配線層56aが通路58内に形成されることにより、配線層56aと介在層57との間と通路58とを兼ねることができ、介在層57が非形成となる面積を抑制することができる。なお、介在層57、配線層56a及び第1電極52が同じ金属から成る場合、基板の一方の面全面に当該金属の層を形成して、必要な個所をエッチングすることで、介在層57、配線層56a及び第1電極52を同時に形成し、さらに通路58を同時に形成することができる。
また、本実施形態では、介在層57は基板51の縁まで形成されており、通路58は当該縁まで形成されて排気口58Eが形成され、排気口58Eが第1電極シート50の側面に形成されている。このため、排気口が第1電極シート50の底面に設けられる場合や、第1電極シート50の上面に設けられる場合と比べて、排気口58Eの周囲に塵埃がたまりづらい。従って、排気口58Eから空気が流入する際に、排気口58Eから塵埃が当該空気と共に通路58内に流入することを抑制することができる。しかも、排気口58Eが基板51の縁まで通路が形成されることで通路58の長さを長くすることができ、通路58に侵入した塵埃が第1電極と第2電極との間に達することを抑制することができ、第1電極52と第2電極62との導通不良を抑制することができる。
また、本実施形態では、スペーサ70に粘着剤が塗布されており、通路58に粘着剤から成る粘着層78が露出している。このため、上記のように排気口58Eから空気と共に塵埃が侵入する場合であっても、粘着剤が通路58に露出することで、侵入した塵埃を粘着剤で捕集することができる。従って、塵埃が第1電極と第2電極との間に達することをより効果的に抑制することができる。
また、上記実施形態では、第1電極シート50のスペーサ70側と反対側の面にはレジスト層59が形成され、第1電極シート50のスペーサ70側の面にはレジスト層が非形成とされる。従って、基板51の他方の面F2側に形成された配線層56b,56cを保護することができる。一方、第1電極シート50のスペーサ70側の面は、スペーサ70により保護される。ところで、レジスト層はその厚みにばらつきが大きいことで知られる。従って、第1電極シート50のスペーサ70側の面にレジスト層が非形成とされることで、第1電極52と第2電極62との距離がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサ5のオン荷重がばらつくことをより抑制することができる。
また、上記実施形態では、第2電極62が金属板61における第1電極52と対向する部位とされ、金属板61の一部が第2電極62を兼ねている。ところで、金属は、温度が変化する場合においても可撓性が然程変化しない。従って、荷重検知センサユニット1の周りの環境温度が変化する場合であっても、押圧部43で押圧される金属板61の撓み方は然程変化しない。従って、この荷重検知センサユニット1によれば、環境温度が変化する場合であっても、着座の誤検出を抑制することができる。また、この荷重検知センサユニット1では、シートクッションSCよりも硬質な押圧部43が金属板61の一部を押圧するため、シートクッションSCが直接金属板61を押圧する場合よりも金属板61を適切に撓ませることができ、着座を適切に検出することができる。また、金属は樹脂と比べるとクリープが生じにくいため、押圧部43で一部が押圧されても金属板61に押し癖がつきづらい。従って、本発明の荷重検知センサユニット1によれば、着座を適切に検出することができつつ、押し癖等による着座の誤検出を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように押圧部43の先端は、シートクッションSCにハウジングカバー4の上面44Sが押圧されていない状態において金属板61に接触している。従って、シートクッションSCが押圧部材であるハウジングカバー4を押圧することにより、速やかに押圧部43が金属板61を押圧することができる。従って、迅速に着座を検出することができる。
また、本実施形態では、上記のように金属板61の面方向におけるハウジングカバー4と金属板61との相対的な移動を規制する一対の固定用ピン33及び一対のアーム41からなる第1の移動規制部材を備えている。従って、押圧部43と金属板61との相対的な位置がずれることが抑制され、押圧部43が金属板61以外を押圧することを抑制することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサ5では、第2電極シート60において第2接点部63を含む部位は、金属板61が曲げられてなり、当該第2接点部63を第1接点部53に押し付ける板ばねとされている。このため第1接点部53と第2接点部63を常に接続状態に維持するための他の部材を不要とすることができる。従って、部品点数が増えることを抑えると共に小型化が可能となる。
以上、本発明の荷重検知センサ5、荷重検知センサユニット1及びシート装置について上記実施形態を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、通路58が基板51の縁まで形成され、排気口58Eが第1電極シート50の側面に形成された。しかし、本発明はこれに限らない。例えば、通路58が基板51の縁まで形成されず、基板51には通路58と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されていても良い。ところで、荷重検知センサ5が用いられる着座センサ等の電子機器では、上記実施形態のように基板51を下側にして配置されること多い。この場合基板51に貫通孔が形成されると当該貫通孔は荷重検知センサ5における下側を向いて開口することとなる。従って、上記のように基板51に通路58と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されることで、当該貫通孔への塵埃の侵入を抑制することができる。
また、上記実施形態では、荷重検知センサ5がハウジング3に収められハウジングカバー4に覆われて荷重検知センサユニット1の一部とされた。しかし、本発明の荷重検知センサはハウジング3内に収容されずとも良く、ハウジングカバー4に覆われなくても良い。つまり、本発明の荷重検知センサは、それ単体で使用することができるのである。
また、上記実施形態では、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57が同じ種類の金属層とされた。しかし、本発明では、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57が互いに異なる金属から構成されても良く、介在層57は非導電性の材料から構成されても良い。なお、介在層57が金属等の導電性の材料からなる場合、上記のように介在層57は第1電極52及び配線層56aと所定の間隔をあけて形成されるが、介在層57が非導電性の材料からなる場合、介在層57は第1電極52や配線層56aと接触して形成されても良い。また、上記実施形態では、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57が互いに同じ厚さとされたが、互いに異なる厚さとしても良い。例えば、第1電極52、配線層56a、第1接点部53及び介在層57に対応する領域に互いに同じ厚さの金属層を形成した後、第1電極52に対応する領域のみに、もう1層金属層を印刷等により形成することで、第1電極52のみを厚くすることができる。
また、上記実施形態では、スペーサ70に粘着剤が塗布されて成る粘着層78が通路58に露出するものとしたが、スペーサ70が第1電極シート50上に接着以外の方法で配置されても良いため、粘着層78は必須の構成ではない。したがって、通路58に粘着剤が露出する構成は必須ではない。ただし、上記のように通路58内に侵入した塵埃を補修する観点から通路58に粘着剤が露出することが好ましい。
また、上記実施形態では、第1電極シート50のスペーサ70側と反対側の面にレジスト層59が形成され、第1電極シート50のスペーサ70側の面にはレジスト層が非形成とされた。しかし、第1電極シート50のスペーサ70側と反対側の面にレジスト層59が非形成とされても良く、第1電極シート50のスペーサ70側の面にレジスト層が形成されても良い。
また、上記実施形態では、基板51が可橈性を有さない構成とされたが、本発明はこれに限らない。例えば、基板51が可橈性を有する樹脂シートから成っても良い。この場合、第1電極52は導電性ペーストが印刷されて成る構成とされても良く、介在層57も印刷により形成されても良い。さらに、上記実施形態では、第2電極62が金属板61における第1電極52と対向する部位とされ、金属板61の一部が第2電極62を兼ねている構成とされた。しかし、第2電極シートが絶縁性の樹脂シート上に第2電極が配置される構成とされても良い。この場合、第2電極62は導電性ペーストが印刷されて成る構成とされても良い。
本発明は、荷重を検知すべき検知対象物に対する荷重を検知する限り利用可能性がある。すなわち、上記実施形態では車両用のシート装置のシートクッションSCの下方に荷重検知センサ5が配置され、当該荷重検知センサ5が人の着座に起因する荷重を検知したが、上記実施形態に限らず他の形態が採用可能である。例えば、介護用ベッドのベッドマット(シートクッション)に荷重検知センサ5を配置する形態が挙げられる。このような形態であっても、荷重検知センサユニット1が荷重を検知し、ベッドマット上に人が存在しているかを示すことが可能となる。また、本発明は、シート装置ではなく電子機器等のスイッチの一部として荷重検知センサ5を配置し、人の指がスイッチを押圧する際の荷重を検知することにも用いることができる。
以上のように、本発明によれば、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサが提供される。
1・・・荷重検知センサユニット
2・・・台座(支持部材)
3・・・ハウジング
4・・・ハウジングカバー
5・・・荷重検知センサ
50・・・第1電極シート
51・・・基板
52・・・第1電極
56a,56b,56c・・・配線層
57・・・介在層
58・・・通路
58E・・・排気口
59・・・レジスト層
60・・・第2電極シート
62・・・第2電極
70・・・スペーサ
71・・・開口
78,79・・・粘着層
SC・・・シートクッション
SW・・・スイッチ
2・・・台座(支持部材)
3・・・ハウジング
4・・・ハウジングカバー
5・・・荷重検知センサ
50・・・第1電極シート
51・・・基板
52・・・第1電極
56a,56b,56c・・・配線層
57・・・介在層
58・・・通路
58E・・・排気口
59・・・レジスト層
60・・・第2電極シート
62・・・第2電極
70・・・スペーサ
71・・・開口
78,79・・・粘着層
SC・・・シートクッション
SW・・・スイッチ
Claims (7)
- 基板と、前記基板の一方の面に設けられる第1電極と、前記基板の一方の面に設けられ前記第1電極を囲む介在層と、を有する第1電極シートと、
開口が形成され前記第1電極シート上に配置されるスペーサと、
前記スペーサ上に配置され前記開口を介して前記第1電極と対向する第2電極を有する第2電極シートと、
を備え、
前記第1電極シートは、前記介在層の一部が前記第1電極側からスリット状に非形成とされた通路を有し、
前記開口内の空間と外部の空間とが前記通路を介して空間的に接続されている
ことを特徴とする荷重検知センサ。 - 前記介在層は前記第1電極と非導通とされる導電層とされ、
前記通路内に前記介在層と非導通であって前記第1電極と電気的に接続される配線層が形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の荷重検知センサ。 - 前記介在層は前記基板の縁まで形成されており、
前記通路は前記縁まで形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の荷重検知センサ。 - 前記基板には前記通路と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の荷重検知センサ。 - 前記スペーサには粘着剤が塗布されており、
前記通路に前記粘着剤が露出している
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の荷重検知センサ。 - 前記第1電極シートの前記スペーサ側と反対側の面にはレジスト層が形成され、前記第1電極シートの前記スペーサ側の面にはレジスト層が非形成とされる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の荷重検知センサ。 - シートクッションと、
前記シートクッションの下方に設けられる請求項1から6のいずれか1項に記載の荷重検知センサと、
前記荷重検知センサを前記荷重検知センサの前記シートクッション側とは反対側から支持する支持部材と、
を備えることを特徴とするシート装置。
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JP (1) | JP2017187362A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020246008A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | オムロン株式会社 | 触覚センサ、ロボットハンド、及びロボット |
CN116593059A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-15 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种传感器、制造方法、电池单体、电池和用电装置 |
-
2016
- 2016-04-05 JP JP2016075751A patent/JP2017187362A/ja active Pending
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