JP2017223538A - 荷重検知センサユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 着座等に応じて加わる荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットを提供する。【解決手段】 荷重検知センサユニット1は、互いに離間される一対の電極56e,57eで構成されるスイッチを有するシート状のシートセンサ50と、シートセンサ50の一方の面側に固定される金属板60と、金属板60の面に直交する方向において少なくとも一対の電極56e,57eと重なるように配置され、当該金属板60から突出するように金属板60に固定される突起部80とを備えている。【選択図】 図2
Description
本発明は、荷重検知センサユニットに関し、着座等を適切に検知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を有するものが知られている。しかし、樹脂製のフィルムは、一般的に、温度が上昇すると強度が低下して弱い力で撓んでしまう傾向にある。従って、炎天下の自動車の車内の様に高温になる環境に置かれると、上記の様に樹脂製のフィルムの強度が低下する場合がある。この場合、通常の人の荷重よりも軽い荷重がシートクッションにかかる場合においても、着座に起因する荷重として誤検知してしまう虞がある。
下記特許文献1には、上記のような誤検知を抑制することができる荷重検知装置が記載されている。この荷重検知装置に用いられる荷重検知センサでは、一対の樹脂製のフィルム間に開口がされたスペーサが配置され、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し、一方のフィルムにおけるスペーサ側と反対側の面に上記開口を覆って金属板が配置されている。
この荷重検知装置によれば、金属板が弾性を有し、当該弾性が温度によりさほど変化しないため、当該金属板により、荷重検知時のフィルムの撓みかたが、温度により変化することが抑制される。従って、上記荷重検知センサによれば、温度変化によって着座として誤検知してしまうことが抑制される。
しかし、上記のような金属板が設けられる場合、金属板が設けられない場合と比べてフィルムが撓みづらく、各フィルム上に形成される一対の電極で構成されるスイッチがオンしづらくなり、着座に起因する荷重を検知し難くなるという懸念がある。このため、荷重を適切に検知することが望まれている。
そこで、本発明は、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニット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ユニットは、互いに離間される一対の電極で構成されるスイッチを有するシート状のシートセンサと、前記シートセンサの一方の面側に固定される金属板と、前記金属板の面に直交する方向において少なくとも前記一対の電極と重なるように配置され、前記金属板から突出するように前記金属板に固定される突起部とを備えることを特徴とする。
このような荷重検知センサユニットでは、金属板が押圧された場合にはその金属板が撓んでシートセンサの一方の面側からシートセンサが押され、その押圧力によって互いに離間される一対の電極が接触することでスイッチがオンとなる。
金属板には、金属板の面に直交する方向において少なくとも一対の電極と重なるように配置される突起部が固定されている。このため、突起部によって、金属板からシートセンサの一方の面に加わる押圧力のうち少なくとも一対の電極と重なる領域における押圧力を他に比べて大きくすることができる。
また、金属板はシートセンサに固定され、その金属板に突起部が固定されているため、当該シートセンサの一対の電極と突起部との相対的な位置関係はおおむね変わらない。したがって、突起部を押す押圧部材と金属板との相対的な位置関係がずれても、突起部によって、スイッチに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
こうして、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットが提供される。
金属板には、金属板の面に直交する方向において少なくとも一対の電極と重なるように配置される突起部が固定されている。このため、突起部によって、金属板からシートセンサの一方の面に加わる押圧力のうち少なくとも一対の電極と重なる領域における押圧力を他に比べて大きくすることができる。
また、金属板はシートセンサに固定され、その金属板に突起部が固定されているため、当該シートセンサの一対の電極と突起部との相対的な位置関係はおおむね変わらない。したがって、突起部を押す押圧部材と金属板との相対的な位置関係がずれても、突起部によって、スイッチに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
こうして、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットが提供される。
また、前記金属板と前記突起部とは一体とされることが好ましい。
このようにした場合、金属板と突起部との相対的な位置ずれが回避される。したがって、金属板が押圧されてもスイッチがオンされ難くなるという不具合を抑制することができる。
また、前記シートセンサは、前記一対の電極の一方の電極が配置される樹脂製の第1絶縁シート、前記一対の電極の他方の電極が配置され前記第1絶縁シートよりも前記金属板側に配置される樹脂製の第2絶縁シート、及び、前記第1絶縁シートと前記第2絶縁シートとの間に配置されるスペーサを有するものとすることが可能である。このシートセンサにおいて、前記金属板と前記第2絶縁シートとは接着層により接着されることが好ましい。
樹脂は、金属に比べて環境温度の変化に応じて可撓性が変化し易いため、クリープによる押し癖がつき易い傾向にある。しかし、荷重検知センサユニットでは、金属板と樹脂製の第2絶縁シートとが接着層により接着されているので、金属板に対する押圧が解除され、非押圧時の位置にまで金属板が戻るときに、当該位置にまで金属板が第2絶縁シートを戻すことができる。従って、この荷重検知センサユニットでは、当該荷重検知センサユニットの周りの環境温度が変化する場合であっても、第2絶縁シートに押し癖がつき難くなり、当該押し癖に起因して着座等に応じて加わる荷重の誤検知を抑制することができる。この結果、着座等に応じて加わる荷重を適切に検知することができる。
また、前記突起部は、前記金属板のうち前記シートセンサ側の面とは逆の面側に配置されることが好ましい。
このようにした場合、突起部は、金属板よりも先に押圧を受け、その押圧力を金属板のうちシートセンサの一方の面側において少なくとも一対の電極と重なる部分に伝達する。このため、金属板では、シートセンサの一方の面側において少なくとも一対の電極と重なる部分が他の部分に比べて撓み易くなる。したがって、突起部から金属板を介して、シートセンサの一方の面側において少なくとも一対の電極と重なる部分を集中的に押圧することができる。
また、平面視において、前記突起部の面積よりも大きい面積を有する受圧面を有し、前記突起部を押圧する押圧部材を備えることが好ましい。
このようにした場合、突起部より大きな面積を有する受圧面で受けた押圧力を突起部に集中させることができ、より適切に金属板を撓ませることができる。したがって、荷重をより適切に検知することができる。
また、シートクッションの下方に配置されることが好ましい。
一般的にシートクッションの下方では、シートクッションの上面側に比べて押圧力が小さくなる傾向にある。しかしながら、上記のように荷重検知センサユニットはスイッチをオンし易くなっているため、シートクッション下方であっても荷重を適切に検知することができる。
以上のように本発明によれば、着座等に応じて加わる荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットが提供される。
以下、本発明に係る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。
(1)第1実施形態
図1は第1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座席装置の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、座席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、台座2、上部ケース4及び荷重検知センサ5を主な構成として備える。
図1は第1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座席装置の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、座席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、台座2、上部ケース4及び荷重検知センサ5を主な構成として備える。
荷重検知センサ5は、スイッチSWを有し、可撓性を有するシートセンサ50と、金属板60と、接着層70(図2)と、突起部80とを主な構成要素として備える。
シートセンサ50は、シート状のメンブレンスイッチとされ、概ね矩形のメインブロック50mと、メインブロック50mに接続されメインブロック50mよりも幅の狭いテールブロック50tとを有する。メインブロック50mにはスイッチSWが設けられている。また、テールブロック50tには幅の広い羽根部50fが形成されている。また、メインブロック50mには、貫通孔50Hが形成されている。
金属板60は、図2に示すように、接着層70によってシートセンサ50における一方の面に貼り付けられる。本実施形態では、シートセンサ50の一部であるメインブロック50mのうち、座席装置のシートクッションSC側となる面であるクッション側面50mcsに金属板60が貼り付けられる。なお、クッション側面50mcsには、当該クッション側面50mcsに直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なる領域が含まれる。
接着層70は、シートセンサ50と金属板60とを接着する層状の部材である。本実施形態では、接着層70は、金属板60とその金属板60に対向するシートセンサ50のメインブロック50mとを接着する。この接着層70の材料としては、シートセンサ50と金属板60とを貼り合わすことができる限り、どのような材料でも良く、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化樹脂等が挙げられる。ここで、接着層70のガラス転移点Tgとしては、85℃以上であることが好ましい。ガラス転移点Tgが、85℃以上であることで、炎天下の自動車の車内の様に高温になる環境においても、流動しづらくいため、接着層70の流動による着座の誤検知を抑制することができる。
突起部80は、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置され、当該金属板60から突出している。本実施形態では、突起部80は、板金加工等を用いて金属板60と一体に成形されることで金属板60に固定され、当該金属板60のうちシートセンサ50側の面とは逆の面側に配置される。また、突起部80の先端は凸状の曲面形状とされている。なお、突起部80の先端は平面形状とされていても良い。
台座2は、荷重検知センサ5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の上側の面は載置面21Sである。この載置面21S上にはメインブロック50mが配置される。メインブロック50mは、図2に示すように、載置部21の載置面21Sに対向する面である台座対向面50mps全体が載置部21に接着されておらず、当該載置面21Sと台座対向面50mpsとは当接される。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20H(図1)が形成され、また複数のフック用開口24(図1)が形成されている。
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、車両の座席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(図2)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は座席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(図2)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。また、本実施形態の場合、金属板を成形して台座2が得られ、この場合の板厚は例えば0.8mmとされる。
上部ケース4は、載置部21の載置面21Sに載置されるメインブロック50mを覆ってメインブロック50mのスイッチSWなどを保護する部材である。また、上部ケース4は、図2に示すように、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の突起部80を押圧する押圧部材でもある。
この上部ケース4は、頂壁45及び枠壁48を有している。頂壁45は概ね円形とされる板状の部材である。また、上部ケース4の枠壁48は複数に分割されて、頂壁45の外周状に接続されている。複数に分割されている枠壁48の各間において、フック片47が頂壁45に接続されている。それぞれのフック片47は、台座2の載置部21に形成されるフック用開口24に嵌め込まれる構成とされる。それぞれのフック片47がフック用開口24に嵌め込まれることで、台座2と上部ケース4との載置面21S方向における相対的な移動が規制される。
図3は、上部ケース4を図1とは異なる視点で示す図である。図3に示すように、上部ケース4の頂壁45には、底面から突出する複数のリブ49が設けられている。これらのリブ49は、台座2の載置部21に形成される複数の貫通孔20Hと重なる領域に形成されている。台座2の載置部21に載置される荷重検知センサ5を上部ケース4が覆いそれぞれのフック用開口24にそれぞれのフック片47が嵌め込まれた状態では、各リブ49は対応する貫通孔20Hに挿入される。これにより荷重検知センサ5のシート面全体が載置部21に接着されていなくても、当該荷重検知センサ5のスイッチSWと突起部80との載置面21S方向における相対的な移動が規制される。なお、載置部21に載置される荷重検知センサ5を上部ケース4が覆い各フック用開口24に対応するフック片47が嵌め込まれた状態では、突起部80の先端は荷重検知センサ5と所定間隔を隔てて離間している。
なお、上部ケース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。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、このような上部ケース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。
このような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は、上部ケース4の頂壁45における上面45S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45Sは平面状とされる。上面45SはシートクッションSCからの押圧を受ける受圧面であり、平面視において、突起部80の面積よりも大きい面積を有している。なお、平面視とは、金属板60のうち突起部80が配置される側の面を、その面に直交する方向から平面視した場合を意味する。また、平面視において、突起部80の面積とは、金属板60のうち突起部80が配置される側の面を、その面に直交する方向から平面視した場合に、その突起部80の周縁の内側部分の面積を意味し、本実施形態では平面視した突起部80のうち最も広い部分の面積を意味する。
次に、荷重検知センサ5についてより詳細に説明する。
図4は、荷重検知センサ5の分解図である。図4に示すように、シートセンサ50は、第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とを備える。第1電極シート56は、第1絶縁シート56sと、第1電極56eと、第1端子56cとを主な構成として有する。
第1絶縁シート56sは、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。この第1絶縁シート56sは、シートセンサ50のメインブロック50mと同形状のメインブロック56mと、メインブロック56mに接続されシートセンサ50のテールブロック50tと概ね同形状のテールブロック56tとから成る。テールブロック56tの形状は、メインブロック56mと反対側の先端部位がテールブロック56tの他の部位よりも狭い幅となっている点において、シートセンサ50のテールブロック50tの形状と異なる。また、メインブロック56mには、メインブロック56mの面と直交する方向においてシートセンサ50の貫通孔50Hと重なる位置に、貫通孔56Hが形成されている。このような第1絶縁シート56sの材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)又はポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂を挙げることができる。なお、第1絶縁シート56sにおけるメインブロック56mのうち、スペーサ58と対向する側とは反対側の面が、上記のように、シートセンサ50におけるメインブロック50mの台座対向面50mpsとなる(図2)。
第1電極56eは、メインブロック56mの概ね中央における一方の面上に設けられている。第1電極56eは、導体の層からなり、例えば略円形の金属印刷層とされる。第1端子56cは、導体の層からなり、例えば略四角形の金属層とされる。第1端子56cは、テールブロック56tの上記先端部位における第1電極56eが設けられている側の面上に設けられている。また、第1電極56eと第1端子56cとは第1配線56wを介して互いに電気的に接続されている。
第2電極シート57は、第2絶縁シート57sと、第2電極57eと、第2端子57cとを主な構成として有する。
第2絶縁シート57sは、第1電極シート56よりもシートクッションSC側に配置され(図2)、第1絶縁シート56sと同様に樹脂製の絶縁シートとされる。本実施形態の場合、第2絶縁シート57sは、第1絶縁シート56sのメインブロック56mと同じ形状のメインブロック57mと、メインブロック57mに接続され第1絶縁シート56sのテールブロック56tと先端部位以外の形状が同じ形状のテールブロック57tとから成る。テールブロック57tの先端部位はテールブロック57tの他の部位よりも狭い幅とされており、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとを重ねたときに、第1絶縁シート56sのテールブロック56tにおける先端部位と第2絶縁シート57sのテールブロック57tにおける先端部位とが互いに重ならないようにされている。また、メインブロック57mには、第1絶縁シート56sと同様にして、シートセンサ50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔57Hが形成されている。第2絶縁シート57sの材料としては、第1絶縁シート56sと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂を挙げることができ、第2絶縁シート57sの材料は、第1絶縁シート56sの材料と同じであっても異なっていても良い。
第2電極57eは、第1電極56eと同様の構成とされ、第2絶縁シート57sのメインブロック57mの概ね中央における一方の面上に設けられている。また、第2電極57eが設けられる位置は、第1電極シート56と第2電極シート57とを重ねたときに第1電極56eと重なる領域とされる。第2端子57cは、第1端子56cと同様の構成とされ、テールブロック57tの上記先端部位における第2電極57eが設けられている側の面上に設けられている。また、上記のように、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとを重ねるとき、それぞれの絶縁シートの先端部位が互いに重ならないため、第1端子56c及び第2端子57cは、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとの間に位置せずに露出する。また、第2電極57eと第2端子57cとは第2配線57wを介して互いに電気的に接続されている。
スペーサ58は、第1電極シート56及び第2電極シート57の間に配置され、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。このスペーサ58は、メインブロック58mと、メインブロック58mに接続されるテールブロック58tとから成る。メインブロック58mは、外形が第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sのメインブロック56m,57mの外形と同様とされる。また、メインブロック58mには、中央に開口58cが形成されており、また、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sと同様にして、シートセンサ50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔58Hが形成されている。テールブロック58tは、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sのテールブロック56t,57tにおける幅が狭い先端部位を除く形状とされる。
開口58cは、略円形の形状であり、第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも直径が僅かに小さく形成されている。そして、開口58cは、スペーサ58を第1電極シート56及び第2電極シート57と重ね合わせて、スペーサ58を平面視する場合に、開口58cが第1電極56e及び第2電極57e周縁の内側に位置するように形成されている。本実施形態の場合、スペーサ58の開口58cと、上部ケース4の上面45Sとの関係が所定の関係となっている。すなわち、上部ケース4の受圧面である上面45Sの面積は、スペーサ58の開口58cの開口面積よりも大きくなっている。
さらにスペーサ58には、開口58c内の空間とシートセンサ50の外部の空間とを接続するスリット58bが形成されている。このスリット58bは、第1電極シート56、スペーサ58、第2電極シート57をそれぞれ重ねたときに、エアベントとされる。なお、スペーサ58を第1電極シート56及び第2電極シート57と重ね合わせて、スペーサ58を平面視する場合に、開口58cが第1電極56e及び第2電極57e周縁の外側に位置するように形成しても良い。
スペーサ58の材料としては、第1絶縁シート56s及び第2絶縁シート57sと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂を挙げることができる。なお、スペーサ58の材料は、第1絶縁シート56s又は第2絶縁シート57sの材料と同じであっても異なっていても良い。また、スペーサ58の両面には、第1電極シート56及び第2電極シート57と接着されるための図示しない接着剤が塗布されている。
これらの第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とがこの順に貼着された状態で、第1電極シート56の第1電極56e、第1配線56w、及び、第2電極シート57の第2電極57e、第2配線57wは、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとの間に位置する。そして、第1電極56eと第2電極57eとが開口58cを介して対向してスイッチSWを構成する。また、第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とが重ねられた状態で、それぞれの貫通孔56H,57H,58Hが互いに重なり、シートセンサ50の貫通孔50Hとなる。
また、シートセンサ50の第1端子56c及び第2端子57cには、不図示の制御装置に接続される信号ケーブル19がそれぞれ接続されている。第1端子56c及び第2端子57cとそれぞれの信号ケーブル19とは導電性ペーストやはんだ付け等により接続される。信号ケーブル19が接続された第1端子56c及び第2端子57cを含むシートセンサ50のテールブロック50tの端部は、図1に示すように、端子封止樹脂18により覆われている。この端子封止樹脂18は、例えば、ホットメルトや光硬化樹脂等から成る。こうして、それぞれの信号ケーブル19がそれぞれの第1端子56c及び第2端子57cから外れることが抑制されると共に、第1端子56c及び第2端子57cが導電性の塵埃等により短絡することが抑制されている。
金属板60は、シートセンサ50に比べると撓み難い程度の可撓性を有する金属の板材から成る。金属板60の材料としては、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。本実施形態の場合、金属板60は、シートセンサ50のメインブロック50mと概ね同じ形状とされる。なお、本実施形態では、突起部80は、上記のように金属板60と一体に成形されているため、突起部80も金属から成る。
この金属板60には、シートセンサ50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔60Hが形成されており、シートセンサ50と金属板60とを重ねたときに、シートセンサ50の貫通孔50Hと金属板60の貫通孔60Hとが互いに重なる。また、シートセンサ50と金属板60とを重ねたときに、金属板60は、シートセンサ50のスイッチSWを覆うようにしてクッション側面50mcsに貼り付けられる。すなわち、金属板60とシートセンサ50における第2絶縁シート57sのメインブロック57mとは、接着層70(図2)により接着されている。
以上の構成の荷重検知センサ5は、図2に示すように、台座2の載置部21上に配置される。具体的には、スイッチSWを有するシートセンサ50のメインブロック50mが台座2の載置部21上に位置する。そして、シートセンサ50のテールブロック50t、端子封止樹脂18、一対の信号ケーブル19は、台座2から導出される。
また、上記のように、台座2に載置される荷重検知センサ5を上部ケース4が覆いそれぞれのフック用開口24にそれぞれのフック片47が嵌め込まれた状態では、上部ケース4と荷重検知センサ5の突起部80とは接触している。なお、上部ケース4と突起部80とが離間していても良い。
また、この状態では、各リブ49は、対応する金属板60の貫通孔60H、シートセンサ50の貫通孔50H及び台座2の貫通孔20Hを挿通する。従って、台座2と第1絶縁シート56sとが接着されていない状態であっても、当該荷重検知センサ5におけるシートセンサ50のスイッチSWと突起部80との相対的な移動が規制される。また、リブ49は、台座対向面50mpsの方向おけるシートセンサ50と台座2との相対的な移動も規制する。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1による着座の検知について説明する。
図5は、荷重検知センサ5のオン状態を示す図である。座席装置に人が着座すると、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、上部ケース4の上面45Sに接触して、上面45S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、図5に示すように、上部ケース4が突起部80を押圧し、当該突起部80を介して金属板60に押圧力が伝わり、金属板60がシートセンサ50を押圧する。
ここで、突起部80は、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置され、当該金属板60から突出している。このため、金属板60では、上部ケース4から突起部80を介して与えられる押圧力に応じて、突起部80が配置されている部分がシートセンサ50側に突出するように撓み、この金属板60の撓みに応じて、第2絶縁シート57sのメインブロック57mも撓む。
このとき、第1絶縁シート56sのメインブロック56mの台座対向面50mpsは台座2に接着されていないため、少なくともスイッチSWの周辺部分は金属板60の撓み方に追随するように変形する。その結果、第2電極57eは第1電極56eに接触して、シートセンサ50のスイッチSWはオン状態となる。そして、信号ケーブル19に接続される図示せぬ車両用制御ユニットにより着座が検知される。
以上の通り、本実施形態の荷重検知センサユニット1では、金属板60が押圧された場合にはその金属板60が撓んでシートセンサ50の一方の面側からシートセンサ50が押される。この押圧力によって互いに離間される一対の電極56e,57eが接触することでスイッチSWがオンとなる。
金属板60には、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWを構成する一対の電極56e,57eと重なるように配置される突起部80が、当該金属板60と一体に成形されることで固定されている。このため、突起部80によって、金属板60からシートセンサ50の一方の面に加わる押圧力のうち少なくとも一対の電極56e,57eと重なる領域における押圧力を他に比べて大きくすることができる。
また、金属板60はシートセンサ50に固定され、その金属板60に突起部80が固定されているため、当該シートセンサ50の一対の電極56e,57eと突起部80との相対的な位置関係はおおむね変わらない。したがって、突起部80を押す上部ケース4と金属板60との相対的な位置関係がずれても、突起部80によって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
こうして、本実施形態では、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニット1が提供される。
ところで、本実施形態の場合、金属板60と突起部80とは一体として成形されている。このため、金属板60と突起部80との相対的な位置ずれが回避される。したがって、金属板60が押圧されてもスイッチSWがオンされ難くなるという不具合をより抑制することができる。
また本実施形態の場合、シートセンサ50は、一対の電極56e,57eの一方の電極56eが配置される樹脂製の第1絶縁シート56sを有する。またこのシートセンサ50は、一対の電極56e,57eの他方の電極57eが配置され第1絶縁シート56sよりも金属板60側に配置される樹脂製の第2絶縁シート57sを有する。さらにこのシートセンサ50は、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとの間に配置されるスペーサ58を有する。このようなシートセンサ50の金属板60と第2絶縁シート57sとは接着層70により接着されている。
樹脂は、金属に比べて環境温度の変化に応じて可撓性が変化し易いため、クリープによる押し癖がつき易い傾向にある。しかし、本実施形態の荷重検知センサユニット1では、金属板60と第2絶縁シート57sとが接着層70により接着されているので、金属板60に対する押圧が解除され、非押圧時の位置にまで金属板60が戻るときに、当該位置にまで金属板60が第2絶縁シート57sを戻すことができる。したがって、この荷重検知センサユニット1では、当該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、第2絶縁シート57sに押し癖がつき難くなり、当該押し癖に起因して着座等に応じて加わる荷重の誤検知を抑制することができる。この結果、着座等に応じて加わる荷重を適切に検知することができる。
また本実施形態の場合、突起部80は、金属板60のうちシートセンサ50側の面とは逆の面側に配置されている。この場合、突起部80は、金属板60よりも先に押圧を受け、その押圧力を金属板60のうちシートセンサ50の一方の面側において少なくとも一対の電極56e,57eと重なる部分に伝達する。このため、金属板60では、シートセンサ50の一方の面側において少なくとも一対の電極56e,57eと重なる部分が他の部分に比べて撓み易くなる。したがって、突起部80から金属板60を介して、シートセンサ50の一方の面側において少なくとも一対の電極56e,57eと重なる部分を集中的に押圧することができる。
また本実施形態の場合、荷重検知センサユニット1は、平面視において、突起部80の面積よりも大きい面積を有する受圧面である上面45Sを有し、当該突起部80を押圧する上部ケース4を備えている。この荷重検知センサユニット1では、突起部80より大きな面積を有する受圧面で受けた押圧力を突起部80に集中させることができ、より適切に金属板60を撓ませることができる。したがって、荷重をより適切に検知することができる。
また本実施形態の場合、荷重検知センサユニット1は、シートクッションSCの下方に配置されている。一般的にシートクッションSCの下方では、シートクッションSCの上面側に比べて押圧力が小さくなる傾向にある。しかしながら、上記のように荷重検知センサユニット1はスイッチSWをオンし易くなっているため、シートクッションSC下方であっても荷重を適切に検知することができる。
(2)第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
図6は、第2実施形態における荷重検知センサユニットを図2と同じ視点で示す図である。図6に示すように、本実施形態における荷重検知センサユニットでは、突起部80が上記第1実施形態とは反転した状態で、金属板60と第2絶縁シート57sとの一部同士が接着層71により接着されている点で、上記第1実施形態と相違する。
すなわち、突起部80は、金属板60のうちシートセンサ50側の面に配置されており、突起部80の先端は、シートセンサ50における第2絶縁シート57sのメインブロック57mに当接している。
接着層71は、第2絶縁シート57sのメインブロック57mの一面全体に設けられていた接着層70とは異なり、当該メインブロック57mの周端部に設けられ、その周端部に囲まれる部分であって突起部80の周辺部分には設けられていない。この接着層71の材料としては上記第1実施形態の接着層70と同様のものが挙げられる。
このように本実施形態の荷重検知センサユニットでは、金属板60うち突起部80が設けられている部分が第2絶縁シート57sメインブロック57mのから弓状に浮き上がるような状態で、金属板60とメインブロック57mとが接着層71により接着される。
このため本実施形態の荷重検知センサユニットでは、人の着座に応じて上部ケース4が上面45S側からシートクッションSCに押圧された場合、金属板60のうち、突起部80側の面とは逆の面側の部分に上部ケース4が接触する。
この場合、金属板60は、突起部80側の面とは逆側の面を受圧面として上部ケース4から押圧力を受け、当該押圧力が突起部80に伝達され、突起部80がシートセンサ50を第2絶縁シート57s側から押圧する。このため、突起部80の先端形状に沿って、シートセンサ50における第2絶縁シート57sのメインブロック57mが第1絶縁シート56sに向けて撓む。この結果、上記第1実施形態と同様に、第2電極57eが第1電極56eに接触して、シートセンサ50のスイッチSWはオン状態となる。
以上の通り、本実施形態における突起部80は、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置される。すなわち、突起部80は、金属板60のうちシートセンサ50側の面とは逆の面側から金属板60を正面視した場合に、シートセンサ50のスイッチSWと重なっている。
このように突起部80が配置された場合であっても、上記第1実施形態と同様に、突起部80によって、金属板60からシートセンサ50の一方の面に加わる押圧力のうち少なくとも一対の電極56e,57eと重なる領域における押圧力を他に比べて大きくできる。
また、上記第1実施形態と同様に、金属板60はシートセンサ50に固定され、その金属板60に突起部80が固定されているため、当該シートセンサ50の一対の電極56e,57eと突起部80との相対的な位置関係はおおむね変わらない。したがって、突起部80を押す上部ケース4と金属板60との相対的な位置関係がずれても、突起部80によって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
こうして、本実施形態の荷重検知センサユニットであっても、荷重を適切に検知することができる。
(3)第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
図7は、第3実施形態における荷重検知センサユニットを図2と同じ視点で示す図である。図7に示すように、本実施形態における荷重検知センサユニットでは、金属板60と第1絶縁シート56sのメインブロック56mとが接着層70により接着されている点で、上記第1実施形態と相違する。
すなわち、金属板60のうちシートセンサ50側の面とは逆の面側に突起部80が配置され、当該シートセンサ50側の面側がシートセンサ50の第1絶縁シート56sのメインブロック56mと接着層70により接着される。
このように本実施形態の荷重検知センサユニットでは、突起部80の先端部分が台座2の載置部21と接触し、その突起部80を介して載置部21と離間した状態で金属板60が配置される。すなわち、金属板60及びシートセンサ50は、載置部21上に突起部80を介して支持されている。
このため本実施形態の荷重検知センサユニットでは、人の着座に応じて上部ケース4が上面45S側からシートクッションSCに押圧された場合、荷重検知センサ5の第2絶縁シート57sが上部ケース4と接触する。
この場合、荷重検知センサ5には、上部ケース4から押圧力が加わり、その押圧力に反発する力が荷重検知センサ5の下部側から働く。このため、荷重検知センサ5の下部側に配置される金属板60では、台座2の載置部21から突起部80を介して与えられる押圧力に応じて、突起部80が配置されている部分がシートセンサ50側に向かって突出するように撓む。この金属板60の撓みに応じて、第1絶縁シート56sのメインブロック56mが第2絶縁シート57sに向けて撓む。この結果、上記第1実施形態と同様に、第1電極56eと第2電極57eとが接触して、シートセンサ50のスイッチSWはオン状態となる。
なお、本実施形態では、台座2が荷重検知センサ5の突起部80を直接的に押圧しているが、上部ケース4も突起部80を間接的に押圧している。すなわち、上部ケース4は、突起部80を直接的に押圧していても間接的に押圧していても良く、平面視において、突起部80の面積よりも大きい面積の上面45S(受圧面)を有する押圧部材と理解することができる。
以上の通り、本実施形態では、金属板60のうちシートセンサ50側の面とは逆側の面に突起部80が配置され、当該金属板60がシートセンサ50の第1絶縁シート56sのメインブロック56mに接着される。
このように金属板60及び突起部80が配置された場合、当該突起部80を押圧する押圧部材が上記のように台座2となる。しかしながら、上記第1実施形態と同様に、突起部80によって、金属板60からシートセンサ50の一方の面に加わる押圧力のうち少なくとも一対の電極56e,57eと重なる領域における押圧力を他に比べて大きくできる。
また、上記第1実施形態と同様に、金属板60はシートセンサ50に固定され、その金属板60に突起部80が固定されているため、当該シートセンサ50の一対の電極56e,57eと突起部80との相対的な位置関係はおおむね変わらない。したがって、突起部80を押す台座2と金属板60との相対的な位置関係がずれても、突起部80によって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
こうして、本実施形態の荷重検知センサユニットであっても、荷重を適切に検知することができる。
(4)第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
図8は、第4実施形態における荷重検知センサユニットを図2と同じ視点で示す図である。図8に示すように、本実施形態における荷重検知センサユニットでは、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置される一対の突起部80A,80Bが金属板60に固定されている点で、上記第1実施形態と相違する。
突起部80Aと突起部80Bとは、スペーサ58の開口58cの中心軸AXを基準として対称の位置に配置される。また、突起部80Aと突起部80Bとは金属板60の一方の面から互いに同じ高さとされ、当該突起部80Aの先端と突起部80Bの先端とは互いに同じ凸状の曲面形状とされる。なお、突起部80A,80Bの先端は平面形状とされていても良い。
このように本実施形態の金属板60では、上部ケース4から一対の突起部80A,80Bを介して与えられる押圧力に応じて、これら突起部80A,80Bが配置されている部分それぞれがシートセンサ50側に同じように撓む。この金属板60の撓みに応じて、第2絶縁シート57sのメインブロック57mも撓んで、上記第1実施形態と同様に、第1電極56eと第2電極57eとが接触して、シートセンサ50のスイッチSWはオン状態となる。
以上の通り、金属板60の一方の面において少なくとも一対の電極56e,57eと重なる領域に2つの突起部80A,80Bが配置された場合であっても、上記第1実施形態と同様に、当該領域における押圧力を他に比べて大きくできる。また、突起部80A,80Bを押す上部ケース4と金属板60との相対的な位置関係がずれても、突起部80A,80Bによって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
なお、本実施形態では、2つの突起部80A,80Bが、金属板60の一方の面において少なくとも一対の電極56e,57eと重なる領域に配置されたが、当該突起部の数は3つ以上であっても良い。また、上記第2実施形態又は第3実施形態の突起部80に代えて、本実施形態の2つの突起部80A,80Bが適用されてもよく、当該突起部の数が3つ以上とされても良い。
(5)変形例
以上、本発明の荷重検知センサユニット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。
以上、本発明の荷重検知センサユニット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、金属板60と、突起部80、80A,80Bとが一体に成形された。しかしながら、金属板60と、突起部80、80A,80Bとが別体とされ、当該突起部80、80A,80Bが接着剤などの固定部により金属板60に固定されていても良い。また、突起部80、80A,80Bの全体が、金属板60の面に直交する方向においてシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置されたが、当該スイッチSWと重ならない部分を有していても良い。すなわち、突起部80、80A,80Bは、金属板60の面に直交する方向において少なくともシートセンサ50のスイッチSWと重なるように配置されていれば良い。
また、上記実施形態では、スイッチSWを含みそのスイッチSWよりも広いメインブロック50mが台座2上に配置された。しかしながら、メインブロック50mとテールブロック50tの一部とが台座2上に配置されても良く、シートセンサ50全体が台座2上に配置されていても良い。なお、台座は、上記実施形態では一対のSばね100の間にシートセンサ50を配置するための台座2とされたが、当該台座2に限定されるものではない。少なくともスイッチSW部分を配置可能である限り、例えばシートパンや車体の一部など種々の部材を台座とすることができる。
また、上記実施形態では、台座2上に配置されるメインブロック50mのうち、載置部21の載置面21Sに対向するメインブロック50mの台座対向面50mps全体が載置部21に接着されていなかった。しかしながら、台座2上に配置されるメインブロック50m全体が台座2に接着されていても良い。
また、上記実施形態では、リブ49により、シートセンサ50と金属板60との面方向おける相対的な移動が規制された。しかし、リブ49は必須では無い。この場合、メインブロック50mの台座対向面50mpsのうち少なくとも一部が載置部21に接着されていると良い。
上記実施形態では、第1電極56eが配置される樹脂製の第1絶縁シート56sと、第2電極57eが配置される樹脂製の第2絶縁シート57sと、第1絶縁シート56s及び第2絶縁シート57sの間に介在するスペーサ58を有する荷重検知センサ5が採用された。すなわち、いわゆるメンブレンスイッチ構成の荷重検知センサ5が採用された。しかしながら、メンブレンスイッチ構成以外の構成の荷重検知センサが採用されても良い。例えば、図9に示すように、基板101、金属板102及びスペーサ103によって構成される荷重検知センサ500が採用可能である。
基板101は、台座2の載置部21における載置面21S上に配置され、その載置部21と対向する面とは逆の面上に第1電極56eが配置される。金属板102は、基板101よりも上部ケース4側に配置される。この金属板102のうち基板101に対向する部分は第2電極57eとされる。また、金属板102のうち上部ケース4に対向する面側には、当該面から金属板102を正面視した場合に、一対の第1電極56e,第2電極57eを構成するスイッチSWと重なるように配置される。スペーサ103は、基板101と金属板102との間に介在され、互いに対向する一対の第1電極56eと第2電極57eとの間に開口104を有している。スペーサ103のうち金属板102に対向する面側であって開口以外の領域とその領域に対向する金属板102とは接着層105により接着される。この接着層105の材料としては上記第1実施形態の接着層70と同様のものが挙げられる。なお、スペーサ103と基板101とは図示しない接着剤などにより接着される。
このように、上記実施形態の第2絶縁シート57s及び第2電極57eを兼ねる金属板102が用いられた場合であっても、上記実施形態と同様に、突起部80によって、金属板102の第2電極57eの領域に加わる押圧力を他に比べて大きくできる。また、突起部80を押す上部ケース4と金属板102との相対的な位置関係がずれても、突起部80によって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
なお、図9に示す突起部80に代えて、上記第4実施形態のように2つの突起部80A,80Bが適用されてもよく、当該突起部の数が3つ以上とされても良い。
基板101は、台座2の載置部21における載置面21S上に配置され、その載置部21と対向する面とは逆の面上に第1電極56eが配置される。金属板102は、基板101よりも上部ケース4側に配置される。この金属板102のうち基板101に対向する部分は第2電極57eとされる。また、金属板102のうち上部ケース4に対向する面側には、当該面から金属板102を正面視した場合に、一対の第1電極56e,第2電極57eを構成するスイッチSWと重なるように配置される。スペーサ103は、基板101と金属板102との間に介在され、互いに対向する一対の第1電極56eと第2電極57eとの間に開口104を有している。スペーサ103のうち金属板102に対向する面側であって開口以外の領域とその領域に対向する金属板102とは接着層105により接着される。この接着層105の材料としては上記第1実施形態の接着層70と同様のものが挙げられる。なお、スペーサ103と基板101とは図示しない接着剤などにより接着される。
このように、上記実施形態の第2絶縁シート57s及び第2電極57eを兼ねる金属板102が用いられた場合であっても、上記実施形態と同様に、突起部80によって、金属板102の第2電極57eの領域に加わる押圧力を他に比べて大きくできる。また、突起部80を押す上部ケース4と金属板102との相対的な位置関係がずれても、突起部80によって、スイッチSWに加えられる荷重のばらつきを低減することができる。
なお、図9に示す突起部80に代えて、上記第4実施形態のように2つの突起部80A,80Bが適用されてもよく、当該突起部の数が3つ以上とされても良い。
上記の荷重検知センサユニットにおける各構成要素は、上記の実施形態や変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
本発明は、検知対象物から加わ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のシートクッションSCの下方に荷重検知センサユニットが配置され、当該荷重検知センサユニットによって人の着座に起因する圧力を検知したが、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、介護用ベッドのシートクッションの下方に荷重検知センサユニット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を用いて、シートクッションに人が存在しているかを示すことができる。なお、シートクッションSC以外の弾性部材がシートクッションSCに代えて採用されても良い。すなわち、シートクッションSC以外の弾性部材の下方に荷重検知センサユニットが設けられてもよい。弾性部材としては、弾性力を有しており検出対象物からの荷重を荷重検知センサユニットに伝えられる限り、いかなる材料を用いてもよいが、弾性部材の材料としては、例えば、ウレタン、シリコン、エチレンプロピレンなどが挙げられる。また、本発明の荷重検知センサユニットは、シートクッション等の弾性部材の下方に配置されなくてもよい。また、本発明は、電子機器等のスイッチの一部として荷重検知センサユニットを配置し、人の指などでスイッチを押すときに加わる荷重を検知することにも用いることができる。
1・・・荷重検知センサユニット
2・・・台座
4・・・上部ケース
5・・・荷重検知センサ
49・・・リブ
50・・・シートセンサ
56・・・第1電極シート
56e・・・第1電極
56s・・・第1絶縁シート
57・・・第2電極シート
57e・・・第2電極
57s・・・第2絶縁シート
58,103・・・スペーサ
60,102・・・金属板
80,80A,80B・・・突起部
101・・・基板
SC・・・シートクッション
SW・・・スイッチ
2・・・台座
4・・・上部ケース
5・・・荷重検知センサ
49・・・リブ
50・・・シートセンサ
56・・・第1電極シート
56e・・・第1電極
56s・・・第1絶縁シート
57・・・第2電極シート
57e・・・第2電極
57s・・・第2絶縁シート
58,103・・・スペーサ
60,102・・・金属板
80,80A,80B・・・突起部
101・・・基板
SC・・・シートクッション
SW・・・スイッチ
Claims (7)
- 互いに離間される一対の電極で構成されるスイッチを有するシート状のシートセンサと、
前記シートセンサの一方の面側に固定される金属板と、
前記金属板の面に直交する方向において少なくとも前記一対の電極と重なるように配置され、前記金属板から突出するように前記金属板に固定される突起部と
を備えることを特徴とする荷重検知センサユニット。 - 前記金属板と前記突起部とは一体とされる
ことを特徴とする請求項1に記載の荷重検知センサユニット。 - 前記シートセンサは、前記一対の電極の一方の電極が配置される樹脂製の第1絶縁シート、前記一対の電極の他方の電極が配置され前記第1絶縁シートよりも前記金属板側に配置される樹脂製の第2絶縁シート、及び、前記第1絶縁シートと前記第2絶縁シートとの間に配置されるスペーサを有する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の荷重検知センサユニット。 - 前記金属板と前記第2絶縁シートとは接着層により接着される
ことを特徴とする請求項3に記載の荷重検知センサユニット。 - 前記突起部は、前記金属板のうち前記シートセンサ側の面とは逆の面側に配置される
ことを特徴とする請求項1〜請求項4いずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。 - 平面視において、前記突起部の面積よりも大きい面積を有する受圧面を有し、前記突起部を押圧する押圧部材
を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5いずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。 - シートクッションの下方に配置される
ことを特徴とする請求項1〜請求項6いずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
Priority Applications (1)
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JP2016118856A JP2017223538A (ja) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | 荷重検知センサユニット |
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JP2016118856A JP2017223538A (ja) | 2016-06-15 | 2016-06-15 | 荷重検知センサユニット |
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ID=60687960
Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019133823A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 株式会社本田電子技研 | マットセンサー |
US10589781B2 (en) * | 2015-03-26 | 2020-03-17 | Continental Automotive France | Vehicle steering-wheel assembly including means for communicating by emitting and receiving light |
-
2016
- 2016-06-15 JP JP2016118856A patent/JP2017223538A/ja active Pending
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