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。
(第1実施形態)
図1は本実施形態における荷重検知センサユニットを示す図であり、図2は図1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3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。図1から図3に示すように、荷重検知センサユニット1Aは、サポートプレート2A、一対の緩衝部材3A、上部ケース4A及び荷重検知センサ5Aを主な構成として備える。
図2に示すように、サポートプレート2Aは、荷重検知センサ5A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とを有している。載置部21は、幅の広いメインブロック載置部21mと、メインブロック載置部21mから延在しメインブロック載置部21mよりも狭い幅とされるテールブロック載置部21tとを含む。本実施形態では、上記フック部22はメインブロック載置部21mに連結している。また、本実施形態では、載置部21及び一対のフック部22は金属板を曲げ加工することで一体に成型されている。なお、サポートプレート2Aの板厚は例えば0.8mmとされる。
メインブロック載置部21mのシートクッションSCに対向される側の面には、後述の荷重検知センサ5Aにおいて感圧センサとされるスイッチSWが設けられるメインブロック50mが配置される。また、メインブロック載置部21mには、図2に示すようにサポートプレート2Aを貫通する複数の円形の貫通孔20Hが形成され、さらに、概ね矩形の複数のケース止用開口24が形成されている。
なお、図3に示すように、メインブロック載置部21mは、車両の座席装置における座席フレームの開口に並べて張り渡される複数のSばね100のうち互いに対向する2本のSばね100の間に配置可能な程度の大きさとされる。なお、Sばね100は、S状に蛇行するばねである。
また、テールブロック載置部21tは、概ね矩形の形状をしており、メインブロック載置部21mを平面視する場合に、一対のフック部22を結ぶ方向と概ね垂直な方向に延在する。また、テールブロック載置部21tは、金属板の曲げ加工により、メインブロック載置部21mの面方向に対して、面方向が傾斜した状態でメインブロック載置部21mに連結している。テールブロック載置部21tのシートクッションSCに対向される側の面には、後述の荷重検知センサ5Aにおいて配線が設けられるテールブロック50tが配置される。なお、本実施形態では、テールブロック載置部21tの延在方向に垂直な方向の幅は、荷重検知センサ5Aのテールブロック50tの幅よりも小さくされ、テールブロック載置部21tの延在方向の長さは、荷重検知センサ5Aのテールブロック50tの長さよりも小さくされる。
一対のフック部22は、メインブロック載置部21mを挟んで互いに対向するメインブロック載置部21mの側面部分にそれぞれ連結している。この一対のフック部22は、互いに対向する2本のSばね100の一部であるばね部位にそれぞれ掛け留められる。
また、一対のフック部22は互いに同じ構成とされており、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cを有している。内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cによって囲まれる空間には、Sばね100の一部が配置される。このSばね100の一部と、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cとの間には緩衝部材3Aが配置される。つまり、それぞれのフック部22は、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cによって緩衝部材3Aを介してばね部位を掛け留めて係止し得る構成とされている。
内側壁部22Aは、メインブロック載置部21mと概ね直交する方向に沿って延在し、メインブロック載置部21mに連結している。上壁部22Cは、メインブロック載置部21mの載置面よりも上方に位置し、その載置面と略平行に延在し、内側壁部22Aに連結している。外側壁部22Bは、メインブロック載置部21mの載置面側においてその載置面と直交する方向に対して斜めであって先端に向かうほどメインブロック載置部21mに近づくように延在している。また、本実施形態では、内側壁部22Aから外側壁部22Bにかけて、開口22Hが形成されている。
また、フック部22は弾性を有しており、上述のように内側壁部22A、上壁部22C及び外側壁部22Bで囲まれる空間に緩衝部材3Aが配置される場合、内側壁部22A、上壁部22C及び外側壁部22Bが緩衝部材3Aの一部と接触するよう構成される。外側壁部22B下方には押付部位22PTフックが形成され、押付部位22PTはメインブロック載置部21m側へ突出するように屈曲しており、上記フック部22の弾性により、緩衝部材3Aをメインブロック載置部21m側に押し付ける力が働く。このようにフック部22の内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22CはSばね100の一部を覆うように延在し、Sばね100を上側、メインブロック載置部21m側及びメインブロック載置部21mと反対側の3方向から緩衝部材3Aを介して留め得るようになっている。
それぞれの緩衝部材3Aは、サポートプレート2AとSばね100との接触を和らげる部材である。これら緩衝部材3Aは、サポートプレート2Aのフック部22における内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に上記のように配置される。
それぞれの緩衝部材3Aは、緩衝本体31と、一対の係止爪32と、一対のガイド33とを有しており、これら緩衝本体31と、係止爪32と、ガイド33は一体成型により形成されている。
緩衝本体31は、断面の形状が概ね逆U字状とされ、Sばね100の一部が嵌合可能とされる溝31Aが形成されている。溝31A内にSばね100が配置された状態で、溝31Aを形成する緩衝本体31の内側壁はSばね100挟み込んで、Sばね100は緩衝本体31に嵌合される。
また、緩衝本体31の外部側の側壁における、メインブロック載置部21m側の側壁、及び、メインブロック載置部21m側と反対側の側壁には、それぞれ上記係止爪32が設けられている。メインブロック載置部21m側の側壁に形成される係止爪32は、フック部22の内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に緩衝本体31が配置された状態で、内側壁部22Aの開口22Hとの縁に掛け留め可能とされる。メインブロック載置部21m側と反対側の側壁に形成される係止爪32は、当該空間に緩衝本体31が配置された状態で、外側壁部22Bの開口22Hとの縁に掛け留め可能とされる。
また、緩衝本体31の外部側の側壁には、メインブロック載置部21m側からメインブロック載置部21m側と反対側にかけて、上記一対のガイド33が形成されている。これらのガイド33の間の距離はフック部22の幅と概ね同じとされ、フック部22の内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に緩衝本体31が配置された状態で、一対のガイド33でフック部22を挟みこむよう構成されている。従って、フック部22に緩衝部材3Aが取り付けられた状態で、緩衝部材3Aとフック部22との位置ずれが抑制されている。
また、緩衝本体31の溝31AにSばね100が嵌合された状態では、サポートプレート2AとSばね100とが緩衝部材3Aを介して一定の位置関係に固定される。この状態において、フック部22の押付部位22PTが緩衝部材3AをSばね100側に押し付けることで、サポートプレート2AとSばね100とが強固に固定される。
緩衝部材3Aは、サポートプレート2Aの硬度よりも小さい硬度を有している。例えば、緩衝部材3Aの材料として、アクリロニトリル,ブタジエン,スチレン共重合合成樹脂(ABS)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)が挙げられる。またサポートプレート2Aの材料として、ばね鋼、ステンレス材が挙げられる。
緩衝部材3Aのロックウェル硬さはHRR30〜HRR120程度であることが好ましく、サポートプレート2Aのロックウェル硬さはHRB80〜HRC68程度であることが好ましい。なお、緩衝部材3Aのロックウェル硬さがHRR30〜HRR120の範囲にある場合、サポートプレート2AとSばね100との接触による異音をより軽減でき、かつ荷重による緩衝材の変形を抑制できるので好ましい。また、サポートプレート2Aのロックウェル硬さがHRB80〜HRC68の範囲にある場合、サポートプレート2Aは、Sバネ100よりも柔らかくありながら、十分な耐久性を有するので好ましい。
上部ケース4Aは、載置部21のメインブロック載置部21m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4Aは、図3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5AのスイッチSWを押圧する押圧部材でもある。
この上部ケース4Aは、頂壁45及び枠壁48を有する。本実施形態では頂壁45は概ね矩形とされる板状の部材である。また、上部ケース4Aの枠壁48は複数に分割されて、頂壁45の外周に沿って頂壁45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、サポートプレート2Aのメインブロック載置部21mにおけるケース止用開口24に嵌め込まれる構成とされる。それぞれのフック片47がケース止用開口24に嵌め込まれることで、サポートプレート2Aと上部ケース4Aとのメインブロック載置部21mの載置面方向における相対的な移動が規制される。
上部ケース4Aの頂壁45には、サポートプレート2Aの載置部21に対向される側の底面から突出する押圧部46が設けられている。この押圧部46の先端は平面形状とされる。なお、押圧部46の先端は凸状の曲面形状とされても良い。
また、上部ケース4Aの頂壁45には、押圧部46が設けられる側と同じ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、サポートプレート2Aの載置部21に形成される複数の貫通孔20Hと重なる位置に形成されている。サポートプレート2Aの載置部21に載置される荷重検知センサ5Aを上部ケース4Aが覆いそれぞれのケース止用開口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5A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5AのスイッチSWと上部ケース4Aの押圧部46との載置面の方向における相対的な移動が規制される。なお、本実施形態の場合、載置部21に載置される荷重検知センサ5Aを上部ケース4Aが覆い各ケース止用開口24に対応するフック片47が嵌め込まれた状態では、押圧部46の先端は荷重検知センサ5Aと接触しているが、接触していなくてもよい。
なお、上部ケース4A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、上部ケース4Aの一部である押圧部46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、このような上部ケース4Aの材料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、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1Aが、図3に示すように、一対のSばね100に取り付けられた状態では、上部ケース4A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、当該上面45Sの面積は押圧部46における荷重検知センサ5Aの金属板60と接触する部分の面積よりも大きくされている。
サポートプレート2Aと上部ケース4Aとの間に配置される荷重検知センサ5Aは、感圧センサであるスイッチSWを有するシート状のセンサであり、可撓性を有するスイッチシート50と、金属板60と、スイッチシート50と金属板60とを接着する接着層70とを備える。接着層70により、スイッチシート50と金属板60とは、貼り合わされている。なお、図2では接着層70は省略されている。
スイッチシート50は、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。このメインブロック50mは、荷重検知センサ5Aのメインブロックでもあり、テールブロック50tは荷重検知センサ5Aのテールブロックでもある。メインブロック50mにはスイッチSWが設けられている。テールブロック50tは、メインブロック50m連結され、メインブロック50mから離れるように延在する。また、メインブロック50mの各頂点付近には、貫通孔50Hが形成されている。
金属板60は、図3に示すように、接着層70によってスイッチシート50における一方の面に貼り付けられる。本実施形態では、金属板60は、スイッチシート50の一部であるメインブロック50mにおけるシートクッションSC側の面に貼り付けられる。
次に、図4を用いて荷重検知センサ5Aについてより詳細に説明する。
図4は、荷重検知センサ5Aの分解図である。図4に示すように、上記のスイッチシート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、スイッチシート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に接続されスイッチシート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、スイッチシート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、スイッチシート50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔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。
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、図4に示すように第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、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、スイッチシート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と重なる位置とされる。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、スイッチシート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。さらにスペーサ58には、開口58C内の空間とスイッチシート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よい。
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を介して所定の間隔をあけて対向して感圧素子であるスイッチ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、スイッチシート50の貫通孔50Hとなる。
また、スイッチシート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。
金属板60は、スイッチシート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、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、スイッチシート50のメインブロック50mと概ね同じ形状とされる。
この金属板60には、スイッチシート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、スイッチシート50と金属板60とを重ねたときに、スイッチシート50の貫通孔50Hと金属板60の貫通孔60Hとが互いに重なる。図5は、このようにスイッチシート50と金属板60とが重なった状態の荷重検知センサ5Aの正面図である。図4、図5に示すように、金属板60には、複数のスリット60Sが形成されている。それぞれのスリット60Sは、スイッチシート50と金属板60とを重ねたときに、スペーサ58の開口58Cの中心を除き当該開口58Cと重なる領域に形成されている。本実施形態では、それぞれのスリット60Sが開口58Cの中心を基準として互いに対称な位置に形成されると共に、複数のスリット60Sは開口58Cの中心から放射状に広がるように形成されている。また、本実施形態では、それぞれのスリット60Sは、スペーサ58の開口58Cと重ならない領域まで延在して形成されている。つまり、複数のスリット60Sのそれぞれは、スペーサ58の開口58Cの縁の内側から外側にかけて形成されていると理解することができる。また、本実施形態では、それぞれのスリット60Sの幅は、開口58Cの中心側ほど小さくされている。
このような形状の金属板60がスイッチシート50に重ねられたときに、金属板60は、接着層70を介してスイッチシート50のスイッチSWを覆うようにして、スイッチシート50のシートクッション側の面に貼り付けられる。
接着層70は、上記のようにスイッチシート50と金属板60とを貼り合わす層状の部材である。本実施形態では、接着層70は、金属板60と同等の大きさで、同じ形状とされる。従って、接着層70には、金属板60の各貫通孔60Hと同様の貫通孔70Hが形成され、さらに、金属板60の各スリット60Sと同様のスリット70Sが形成されている。この接着層70の材料としては、スイッチシート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いが、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。また、接着層70としては、PETや不織布などの基材の両面に接着層が形成されてなる両面テープでもよく、この場合、貫通孔70Hやスリット70Sを形成し易いため好ましい。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。
以上の構成の荷重検知センサ5Aは、図2に示すように、サポートプレート2Aの載置部21上にスイッチシート50の一部が配置される。具体的には、スイッチSWを有するスイッチシート50のメインブロック50mがサポートプレート2Aのメインブロック載置部21m上に位置し、スイッチシート50のテールブロック50tがサポートプレート2Aのテールブロック載置部21t上に位置する。こうして、感圧素子であるスイッチSWは、サポートプレート2A上に載置される。また、当該テールブロック50tに設けられる第1端子56c及び第2端子57cはテールブロック載置部21tからはみ出た状態とされる。従って、第1端子56c及び第2端子57cは、サポートプレート2Aと重ならない領域に位置する。そして、スイッチシート50の第1端子56c、第2端子57cに接続されるそれぞれの信号ケーブル19はサポートプレート2Aから離れるように導出される。
このように、荷重検知センサ5Aがサポートプレート2A上に配置された状態で、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を含むスイッチシート50のテールブロック50tの端部、及び、サポートプレート2Aのテールブロック載置部21tの端部は、図1に示すように、保護樹脂18により被覆されている。つまり、荷重検知センサ5Aにおける第1端子56c、第2端子57cを含む部位を断面で見る場合に、保護樹脂18はこの部位の外周を覆っている。なお、図2において、保護樹脂18が第1端子56c、第2端子57cを覆った状態で、サポートプレート2Aから離れているが、図2は分解図であり組立の様子を示すものでは無いため、保護樹脂18をサポートプレート2Aから離した状態で記載している。図6は、保護樹脂18の様子を示す図であり、具体的には、テールブロック載置部21tの端部を面方向に沿って見る場合の断面図である。図1、図6に示すように保護樹脂18は、上記の荷重検知センサ5Aにおける第1端子56c、第2端子57cを含む部位と、テールブロック載置部21tにおけるメインブロック載置部21m側と反対側の端部とを被覆している。つまり、保護樹脂18がサポートプレート2Aに固定される位置を断面で見る場合に、保護樹脂18は、互いに重ねられたサポートプレート2Aと荷重検知センサ5Aとの外周を覆っている。こうして、保護樹脂18はサポートプレート2Aのテールブロック載置部21tに自己の接着力により固定されている。また、保護樹脂18が第1端子56c、第2端子57cを覆うことで、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。
なお、保護樹脂18は、例えば、ポリアミド系、ポリイミド系、オレフィン系、ウレタン系、アクリル系等の熱可塑性樹脂や光硬化樹脂等の樹脂から成る。
また、上記のように、サポートプレート2Aに載置される荷重検知センサ5Aを上部ケース4Aが覆いそれぞれのケース止用開口24にそれぞれのフック片47が嵌め込まれた状態では、押圧部46は、先端が荷重検知センサ5Aの金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの中心と重なる領域に接触する。上記のように金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの中心と重なる領域には、スリット60Sが非形成であるため、押圧部46の先端はスリット60Sと重ならずに金属板60に接触することができる。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、スイッチシート50の貫通孔50H及びサポートプレート2Aの貫通孔20Hを挿通する。従って、サポートプレート2A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5AのスイッチSWと上部ケース4Aの押圧部46との相対的な移動が規制される。すなわち、リブ49は、サポートプレート2Aの面方向おけるスイッチシート50とサポートプレート2Aとの相対的な移動を規制する移動規制部材と理解できる。
このような荷重検知センサユニット1Aは、上記のようにSばね100に取り付けられる。上記のように図3ではこの様子を断面図で示した。図7に示すように、座席のフレーム150の開口151に並べて張り渡される複数のSばね100のうち互いに対向する2本のSばね100にサポートプレート2Aのフック部22を緩衝部材3Aを介してそれぞれ固定し、荷重検知センサユニット1Aを座席に取り付けることができる。また、図8に示すように、フレーム150の開口151に並べて張り渡される複数のSばね100のうち1本のSばね100において、互いに対向する部位にサポートプレート2Aのフック部22を緩衝部材3Aを介してそれぞれ固定し、荷重検知センサユニット1Aを座席に取り付けても良い。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1Aによる着座の検知について説明する。
図9は、荷重検知センサ5A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4A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9に示すように、押圧部46の先端が金属板60を押圧し、金属板60が撓む。このとき、金属板60には、複数のスリット60Sが形成されているため、金属板60はスリット60Sが形成されていない場合と比べて撓み易い。このため、金属板60の厚さが大きい場合であっても、適切に金属板60は撓むことができる。このような金属板60の撓みにより、第2絶縁シート57sのメインブロック57mも撓む。このため、第2電極57eは第1電極56eに接触して、荷重検知センサ5A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。このとき、本実施形態では、第1絶縁シート56sのメインブロック56mのサポートプレート側の面はサポートプレート2A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ことができるので、スイッチSWがオンし易い。
以上説明したように、本実施形態の荷重検知センサ5Aは、スペーサ58に設けられる開口58Cを介して所定の間隔をあけて互いに対向する一対の電極である第1電極56e及び第2電極57eと、これら一対の電極のうち一方の電極である第2電極57eの少なくとも一部をスペーサ58と反対側から覆う金属板60と、を備える。そして、金属板60には、開口58Cの中心を除き開口58Cと重なる領域に複数のスリット60Sが形成されている。
このような荷重検知センサ5Aによれば、金属板60が押圧されることで第2電極57eが撓んで、第1電極56eと第2電極57eとが接触してスイッチがオンとされる。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5Aの周りの環境温度が変化する場合であっても、金属板60の撓み方は然程変化しない。従って、この荷重検知センサ5Aによれば、環境温度が変化する場合であっても、荷重の誤検出を抑制することができる。
また、金属板60には複数のスリット60Sが形成されているため、金属板60を薄くしなくても、スリット60Sの大きさや数を調整することで、金属板60の弾性の強度を調整することができる。従って、このように金属板を薄くせずに済むため、金属板60に押し癖がつくことを抑制することができる。しかも、スリット60Sは、金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの中心と重なる領域には非形成とされる。この金属板60における開口58Cの中心と重なる位置は、荷重の検出時に最も撓む位置であり、この位置で適切に第2電極57eを押圧することができる。このため、荷重検知センサ5Aが小型化され、スペーサ58の開口58Cが小さくされる場合であっても、押し癖の発生を抑制しつつ金属板60を適切に撓ませることができ、適切に荷重を検知することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサ5Aでは、複数のスリット60Sのそれぞれは、スペーサ58の開口58Cの中心を基準として対称な位置に形成さている。従って、金属板60が押圧される場合に、金属板60の撓み方を開口58Cの中心を基準として対称にすることができる。従って、第2電極57eの撓み方が偏ることによる荷重の検出精度の低下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5Aでは、複数のスリット60Sは、スペーサ58の開口58Cの中心をから放射状に広がるように形成されている。このため、金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの中心側に位置する金属の密度が開口58Cの外周側に位置する金属の密度よりも小さくなり、開口58Cの中心側ほど金属板60を撓み易くすることができる。また、金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの縁部付近に位置する部位には応力が集中する傾向にあるが、上記のように開口58Cの外周側は金属の密度が大きくなるため、耐久性が向上し押し癖がつくことをより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5Aでは、複数のスリット60Sのそれぞれは、スペーサ58の開口58Cと重ならない領域まで延在している。このため、金属板60が開口58Cの開口縁と重なる位置から適切に撓み易くなる。従って、より適切に荷重を検知することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサユニット1Aは、シートクッションSC下に配置され、荷重検知センサ5Aと、押圧部材である上部ケース4Aとを備える。荷重検知センサ5Aは、上記のように、スペーサ58に設けられる開口58Cを介して所定の間隔をあけて互いに対向する一対の電極である第1電極56e及び第2電極57eと、これら一対の電極のうち一方の電極である第2電極57eの少なくとも一部をスペーサ58と反対側から覆う金属板60と、を備え、金属板60には、開口58Cの中心を除き開口58Cと重なる領域に複数のスリットが形成されている。上部ケース4Aは、シートクッションSCに押圧される受圧面である上面45S及びシートクッションSCよりも硬質で金属板60における開口58Cの中心と重なる位置を押圧する押圧部46を有する。
このような荷重検知センサユニット1Aでは、上部ケース4Aの上面45SがシートクッションSCから押圧力を受け、当該押圧力により押圧部46が金属板60を押圧する。従って、上部ケース4Aにより、金属板60をより適切に撓ませることができ、より適切に荷重を検知することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサユニット1Aは、上記の荷重検知センサ5Aと、荷重を受ける受圧面である上面45S及び金属板60における開口58Cの中心と重なる位置を押圧し金属板60との接触面積が上面45Sよりも小さな押圧部46を有する押圧部材である上部ケース4Aと、を備える。従って、上面が45受ける荷重を、金属板60との接触面積が上面45Sの面積よりも小さな押圧部46に伝達することで、広い面積で受ける荷重を押圧部46に集中することができる。従って、より適切に金属板60を撓ませることができ、荷重をより適切に検出することができる。
なお、本実施形態の荷重検知センサユニット1Aでは、スイッチSWとスイッチSWに電気的に接続される第1端子56c、第2端子57cを有するシート状の荷重検知センサ5Aと、スイッチSWが載置されるサポートプレート2Aと、第1端子56c、第2端子57cを覆う保護樹脂18と、を備える。そして、第1端子56c、第2端子57cはサポートプレート2Aと重ならない領域に位置し、保護樹脂18はサポートプレート2Aに固定される。
第1端子56c、第2端子57cが保護樹脂で覆われることで、第1端子56c、第2端子57cと信号ケーブル19との接続構造が保護され、また、第1端子56c、第2端子57cに塵埃等が付着することが抑制される。また、保護樹脂18は、荷重検知センサ5Aの一部が載置されるサポートプレート2Aに固定されるため、振動等により保護樹脂18がサポートプレート2Aに対して移動することを抑制できる。従って、保護樹脂18の移動による荷重検知センサ5Aに部分的な屈伸が生じることを抑制することができる。このため、振動が加わる環境下であっても、荷重検知センサ5Aの屈伸による断線等を抑制でき、耐久性に優れる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図10から図16を用いて説明する。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10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11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11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10、図11に示すように、本実施形態の荷重検知センサユニット1Bは、サポートプレート2Bと、下部ケース8B、上部ケース4B及び荷重検知センサ5Bを主な構成として備える。
サポートプレート2Bは、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。本実施形態では載置部21には下部ケース8Bが載置され、載置部21の上側の面は下部ケース8Bが載置される載置面21Sとされる。また、載置部21には、複数のケース止用開口24が形成されている。サポートプレート2Bは、第1実施形態のサポートプレート2Aと同様に、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。本実施形態では、図11に示すように緩衝部材を介さず、それぞれのフック部22が直接Sばねに嵌め込まれる。従って、それぞれのフック部22は、サポートプレート2B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、第1実施形態と同様に載置部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。
図10、図11に示すように、下部ケース8B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81と、当該コネクタ部81に連結されるスイッチ収容部82とを有する。スイッチ収容部82は底壁87及び枠壁88を有し、当該底壁87及び枠壁88によって荷重検知センサ5B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88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82の底壁87には、一対の固定用ピン83及び一対の接続ピン84が設けられている。一対の固定用ピン83は、それぞれ下部ケース8B内に収容される荷重検知センサ5Bを固定するためのピンである。また、一対の接続ピン84は、それぞれコネクタ部81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5Bと電気的に接続され、コネクタ端子と荷重検知センサ5Bとを電気的に接続するためのピンである。なお、図10では、コネクタ部81のコネクタ端子は省略されている。
スイッチ収容部82の枠壁88の外側面には一対の突出片85が設けられている。本実施形態では、これら一対の突出片85は座席の横方向に並ぶように設けられる。また、枠壁88の下端にはサポートプレート2Bのそれぞれのケース止用開口24に嵌め込まれる複数のフック片86が設けられている。それぞれのフック片86がサポートプレート2Bのそれぞれのケース止用開口24に嵌め込まれることで下部ケース8Bがサポートプレート2Bに固定され、上記のように下部ケース8Bがサポートプレート2Bの載置面21Sに載置される。
上部ケース4Bは、スイッチ収容部82の収容空間CAを覆う蓋部材であり、第1実施形態と同様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5Bのスイッチを押圧する押圧部材である。上部ケース4Bは、頂壁45及び枠壁48を有する。上部ケース4Bの枠壁48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には下部ケース8Bにおけるスイッチ収容部82の枠壁88に設けられる突出片85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に対して下部ケース8Bの一対の突出片85がそれぞれ嵌め込まれることで上部ケース4Bは下部ケース8Bに係止される。従って、上部ケース4Bが下部ケース8B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下部ケース8Bを挟む状態とされる。
上部ケース4Bの頂壁45には、下部ケース8Bにおけるスイッチ収容部82の底壁87に対向される内側面から突出する押圧部46が設けられている。押圧部46は、本実施形態では先端が凸状の曲面形状をしており、上部ケース4Bが下部ケース8Bを覆いそれぞれの開口42にそれぞれの突出片85が嵌め込まれた状態で、当該先端が荷重検知センサ5Bのスイッチと接触している。つまり、押圧部46の先端は、後述のように上部ケース4B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5Bのスイッチと接触している。
なお、上部ケース4Bは、第1実施形態と同様にシートクッションSCよりも硬質な材料から形成されている。従って、上部ケース4Bの一部である押圧部46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おり、例えば、第1実施形態の上部ケース4Aと同様の材料から成る。
このように上部ケース4Bの押圧部46が荷重検知センサ5Bに接触した状態で、図11に示すように上部ケース4Bの頂壁45と下部ケース8Bの枠壁88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1Bが一対のSばね100に取り付けられた状態で、上部ケース4B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により押圧される面であり、荷重検知センサユニット1Bの受圧面と理解することができる。この上面45Sの面積は押圧部46における荷重検知センサ5B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。
次に下部ケース8Bのスイッチ収容部82に収容される荷重検知センサ5Bについて説明する。
図12は荷重検知センサ5Bの構成を示す分解図である。また、図13は図12に示す荷重検知センサ5BのX−X線における断面図であり、図14は図12に示す荷重検知センサ5BのY−Y線における断面図である。
図12〜図14に示すように、荷重検知センサ5Bは、第1電極シート51と、第2電極シート52と、スペーサ59とを主な構成として備える。
第1電極シート51は、可撓性を殆ど有さない絶縁性の基板51sを有する。基板51s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51sにおいて第2電極シート52に対向される一方の面F1には、第1電極51e及び第1接点部51cが配置されている。
第1電極51eは、スイッチSWを構成する一方の電極であり、例えば円形の金属印刷層とされる。また、第1接点部51cは、第2電極シート52と接触する概ね矩形の接触領域AR1と当該第2電極シート52とは非接触とされる非接触領域AR2とが互いに接続されて成る。
基板51s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5Bの下面とされ、当該他方の面F2には抵抗51Rが配置される。抵抗51R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51Rはチップ抵抗から構成される。
基板51sには、当該基板51s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51m、第2シート貫通孔51n、一対の固定用貫通孔51H及び一対のピン用貫通孔51fとされる。
第1シート貫通孔51mは、基板51sの一方の面F1のうち第1電極51eが配置される領域内に開口が位置されるシート貫通孔である。第1シート貫通孔51m内には第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51sの他方の面F2に配置される配線と第1電極51eとが電気的に接続される。これにより第1導電性部材CPAと抵抗51Rとが電気的に接続されて、その結果、第1電極51eと抵抗51Rとが電気的に接続される。また、第1導電性部材CPAは第1シート貫通孔51mの内周面上に設けられており、第1シート貫通孔51m内には、当該第1導電性部材CPAに囲まれる空気孔SPが形成される。
第2シート貫通孔51nは、基板51sの一方の面F1のうち第1接点部51cが配置される領域内に開口が位置されるシート貫通孔である。本実施形態では、第1接点部51cの非接触領域AR2内に第2シート貫通孔51nの開口が位置される。
第2シート貫通孔51n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51sの他方の面F2に配置される配線と第1接点部51cの非接触領域AR2とが電気的に接続され、基板51sの他方の面F2において、第2導電性部材CPBは抵抗51Rと接続される。従って、抵抗51Rと第1接点部51cとが電気的に接続される。上記のように第1電極51eと抵抗51Rとが電気的に接続されるため、第1電極51eと抵抗51Rと第1接点部51cがこの順に電気的に直列に接続される。
一対の固定用貫通孔51Hは下部ケース8Bにおけるスイッチ収容部の底壁87に設けられる一対の固定用ピン83がそれぞれ挿通される貫通孔である。これら固定用貫通孔51Hの直径は一対の固定用ピン83の外径と同程度とされる。
一対のピン用貫通孔51fは下部ケース8Bに設けられる一対の接続ピン84がそれぞれ挿通される貫通孔である。それぞれのピン用貫通孔51fの内部には荷重検知センサ5Bにおける電気回路の末端部位である端子51tが設けられている。一対の端子51tにおける一方の端子51tは、第1電極51eと抵抗51Rとの接点に電気的に接続され、他方の端子51tは、抵抗51Rと第1接点部51cとの接点に電気的に接続される。また、それぞれの端子51tは、それぞれのピン用貫通孔51fの内周面に沿って設けられており、それぞれの端子51tに囲まれる空間の内径は、接続ピン84の外径と同程度とされる。これらピン用貫通孔51fに接続ピン84が挿通されることで、端子51tと接続ピン84とが電気的に接続される。
第2電極シート52は、金属板61から成り、第2電極52eと、第2接点部52c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51sの縦幅よりも僅かに短い縦幅を有し、当該基板51sの横幅と概ね同じ横幅を有する薄厚の形状とされる。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を貫通する一対の固定用貫通孔61Hが形成される。これら固定用貫通孔61Hは、下部ケース8B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83が挿通される貫通孔であり、第1電極シート51の基板51sに形成される一対の固定用貫通孔51Hと同形同大とされる。また、固定用貫通孔61Hに対する第2電極52e及び第2接点部52cの配置部位と、第1電極シート51における固定用貫通孔51Hに対する第1電極51e及び第1接点部51c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51と金属板61とを重ねる場合に一対の固定用貫通孔51Hと一対の固定用貫通孔61Hとが互いに重なる。
第2電極52e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59を介して第1電極51e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52eを兼ねている。従って、図10、図11に示すように、第1電極51e、第2電極52eのうちシートクッションSC側に位置する第2電極52e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52eとして、金属板61においてスペーサ59を介して第1電極51eと対向する部位に配置されても良い。
また、金属板61には、複数のスリット61Sが形成されている。それぞれのスリット61Sは、第1実施形態のスリット60Sと同様の形状とされ、第2電極52eの中心を除き第2電極52eと重なる領域に形成されている。また、本実施形態では、これら複数のスリット61Sは、第2電極52eの中心を基準として対称な位置に形成されると共に、第2電極52eの中心から放射状に広がるように形成されている。また、本実施形態では、これら複数のスリット61Sは、第2電極52eと重ならない領域まで延在して形成されている。つまり、複数のスリット61Sは、第2電極52eの縁の内側から外側にかけて形成されていると理解することができる。
第2接点部52c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61d(図10)が所定間隔をあけて設けられ、これら切り欠き61dに挟まれる部位が第2接点部52cとされる。また、この第2接点部52c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52cの根元が第1電極シート51側に折り曲げられることによって、第2接点部52c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52eとされる部位とは異なる部位が第2接点部52cとされる。第2接点部52cが形成される位置は、第1電極シート51と第2電極シート52とが重ねられる場合に、第1接点部51cの接触領域AR1と重なる位置とされる。なお、第2接点部52c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52c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51側に配置されても良い。
スペーサ59は、第1電極シート51と第2電極シート52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52cを除いたものと概ね同形同大とされる。スペーサ59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59には開口59Cが形成されている。この開口59Cは、基板51sに配置される第1電極51eと、当該第1電極51eに対向される金属板61の第2電極52eとの間であって、鉛直方向において第1電極51e及び第2電極52eと重なる位置に形成されている。開口59Cの大きさは、第1電極51eの大きさよりも僅かに小さい状態とされる。
また、スペーサ59には切り欠き59dが形成される。この切り欠き59dは、基板51sに配置される第1接点部51cと、当該第1接点部51cに対向される金属板61の第2接点部52cとの間であって、鉛直方向において第1接点部51c及び第2接点部52cと重なる位置に形成されている。切り欠き59dの大きさは、金属板61において第2接点部52c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59には、当該スペーサ59を貫通する一対の固定用貫通孔59Hが形成される。これら固定用貫通孔59Hは下部ケース8B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83が挿通される貫通孔であり、第1電極シート51の基板51sに形成される固定用貫通孔51Hと同形同大とされる。また、スペーサ59における一対の固定用貫通孔59Hに対する開口59C及び切り欠き59dの配置部位と、第1電極シート51における一対の固定用貫通孔51Hに対する第1電極51e及び第1接点部51c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51、スペーサ59、第2電極シート52を重ねる場合に、第1電極シート51の一対の固定用貫通孔51Hと、第2電極シート52の一対の固定用貫通孔61Hと、スペーサ59の一対の固定用貫通孔59Hとが互いに重なり、固定用貫通孔51Hと固定用貫通孔61Hと固定用貫通孔59Hとが互いに重なる。
このような第1電極シート51、第2電極シート52及びスペーサ59が重ね合わされて荷重検知センサ5Bが構成される。荷重検知センサ5Bにおいては、図13に示すように、開口59Cを介して所定の間隔をあけて第1電極51eと第2電極52eとが対向し、スイッチSWを形成する。第1電極51eと第2電極52eとが離間した状態において、第1電極51eと第2電極52eとの距離は、例えば、0.1mmとされる。そして、第1電極51eに形成された貫通孔内の空気孔SPが、開口59Cに連通される。従って、第2電極52eが撓んで第1電極51eに接触する場合に、不要な空気を空気孔SPから荷重検知センサ5Bの外部に排出することができる。このように第1シート貫通孔51mは、基板51sの一方の面F1に配置される第1電極51eと他方の面F2側に配置される回路部位とを電気的に接続させる為の孔のみならず、開口59C内の空気を荷重検知センサ5Bの外部に排出する排気孔も兼ねている。
また、上記のようにそれぞれのスリット61Sは第2電極52eの中心を除き第2電極52eと重なる領域に形成されているため、第1電極シート51、第2電極シート52及びスペーサ59が重ね合わされた状態で、それぞれのスリット61Sはスペーサ59の開口59Cの中心を除き当該開口59Cと重なる領域に形成されることになる。また、本実施形態では、上記のように複数のスリット61Sは、第2電極52eの中心を基準として対称な位置に形成されると共に、第2電極52eの中心から放射状に広がるように形成されているため、複数のスリット61Sは、開口58Cの中心を基準として対称な位置に形成されると共に、開口58Cの中心から放射状に広がるように形成されていることになる。また、本実施形態では、上記のように複数のスリット61Sは第2電極52eと重ならない領域まで延在して形成されているため、複数のスリット61Sは、スペーサ58の開口58Cと重ならない領域まで延在して形成されていることになる。
また、上記のように、荷重検知センサ5Bにおいては、第2電極シート52の第2接点部52c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14に示すように、第2接点部52cが、スペーサ59の切り欠き59d内を抜けて、第1電極シート51の第1接点部51cの接触領域AR1と接続される。このように第1接点部51cと第2接点部52c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51の第1接点部51cは、上部ケース4B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52の第2接点部52cは当該接続維持部APを構成する他方の部材とされる。
このような荷重検知センサ5Bは、図10に示すように、下部ケース8Bにおける一対の固定用ピン83が第1電極シート51の一対の固定用貫通孔51H、スペーサ59の一対の固定用貫通孔59H及び第2電極シート52の一対の固定用貫通孔61Hに順に挿通されることで、下部ケース8Bに固定される。
荷重検知センサ5Bが下部ケース8Bに固定された状態で、一対の接続ピン84が第1電極シート51の一対のピン用貫通孔51fにそれぞれ挿入される。これによりそれぞれのピン用貫通孔51fの内部に設けられる端子51tは対応する接続ピン84と接触し、当該接続ピン84を介して下部ケース8Bのコネクタ部81のコネクタ端子と電気的に接続される。
また、上部ケース4Bが取り付けられることで、スイッチSWにおける第2電極52eの第1電極51e側と反対側に上記のように押圧部46の先端が接触する。具体的には押圧部46の先端は、金属板61におけるスペーサ59の開口59Cの中心と重なる位置において金属板61に接触する。この位置は、第2電極52eの中心と重なる位置でもあり、複数のスリット61Sが非形成とされる位置である。また、この位置は、本実施形態では、複数のスリット61Sで囲まれる位置でもある。この押圧部46における第2電極52eと接触する面積は、第2電極52eの面積よりも小さく、また、受圧面である上面45Sの面積は、第2電極52eの面積よりも大きい。このように荷重検知センサ5Bが下部ケース8Bに固定され、上部ケース4Bが取り付けられた状態で、金属板61の面方向における上部ケース4Bと荷重検知センサ5B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83が下部ケース8Bに対する荷重検知センサ5Bの移動を規制し、一対のアーム41が上部ケース4Bの下部ケース8B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83及び一対のアーム41が、金属板61の面方向における上部ケース4Bと金属板61との相対的な移動を規制する第1の移動規制部材を構成している。
図15は、下部ケース8Bに固定された荷重検知センサ5Bの等価回路を示す図である。図15に示すように、荷重検知センサ5Bの回路末端である一対の端子51tの間には、第1電極51e及び第2電極52eから成るスイッチSWと、第1接点部51c及び第2接点部52cから成る接続維持部APとが接続される。このスイッチSWは一対の端子51t間に電気的に接続され、当該一対の端子51tを介して下部ケース8Bのコネクタ部81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51Rは第1電極51eと第1接点部51cとに電気的に接続されるため、スイッチSWに対して抵抗51R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、一対の端子51t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1Bによる着座の検出について説明する。
座席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、上部ケース4Bの上面45S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の下面は上部ケース4Bの上面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、上記のように上部ケース4Bと下部ケース8Bとの間には隙間GAが形成されているため、上部ケース4Bはこの隙間GAの範囲内で下方に移動する。
図16は、荷重検知センサ5Bのオン状態を示す図である。上部ケース4Bの下方への移動により、押圧部46の先端が第2電極52eを押圧し、図16に示すように、第2電極52eは第1電極51eに接触して、荷重検知センサ5BのスイッチSWはオン状態となる。すなわち、押圧部46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52eが第1電極51eに接触する。このため、一対の端子51t間の抵抗値が低くなり、この抵抗の変化が接続ピン84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、上記のように、押圧部46の先端が金属板61におけるスペーサ59の開口59Cの中心と重なる位置に接触するため、押圧部46は当該位置において金属板61を押圧する。上記のように金属板61には、複数のスリット61Sが形成されているため、金属板61はスリット61Sが形成されていない場合と比べて撓み易い。このため、金属板61の厚さが大きい場合であっても、適切に金属板61は撓むことができる。
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45Sの面積は押圧部46の先端である第2電極52e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46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46の先端が凸状の曲面形状とされているため、押圧部46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45Sの面積は第2電極52e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52eの直上以外から上面45Sに力を伝えることができる。このため、より適切に押圧部46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。
以上説明したように本実施形態の荷重検知センサ5Bは、第1実施形態の荷重検知センサ5Aと同様に、スペーサ59に設けられる開口59Cを介して所定の間隔をあけて互いに対向する一対の電極である第1電極51e及び第2電極52eと、これら一対の電極のうち一方の電極である第2電極52eの少なくとも一部をスペーサ59と反対側から覆う金属板61と、を備える。そして、金属板61には、開口59Cの中心を除き開口59Cと重なる領域に複数のスリット61Sが形成されている。
従って、本実施形態の荷重検知センサ5Bによれば、第1実施形態の荷重検知センサ5Aと同様に、環境温度が変化する場合であっても、荷重の誤検出を抑制することができ、荷重検知センサ5Bが小型化され、スペーサ59の開口59Cが小さくされる場合であっても、押し癖の発生を抑制しつつ金属板61を適切に撓ませることができ、適切に荷重を検知することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサユニット1Bは、シートクッションSC下に配置され、荷重検知センサ5Bと、押圧部材である上部ケース4Bとを備える。上部ケース4Bは、シートクッションSCに押圧される受圧面である上面45S及びシートクッションSCよりも硬質で金属板61におけるスペーサ59の開口59Cの中心と重なる位置を押圧する押圧部46を有する。
従って、本実施形態の荷重検知センサユニット1Bによれば、第1実施形態の荷重検知センサユニット1Aと同様にして、上部ケース4Bにより、金属板61をより適切に撓ませることができ、より適切に荷重を検知することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図17を用いて説明する。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17は、本実施形態の荷重検知センサ5Aを図5と同じ視点で示す図である。図17に示すように、本実施形態の荷重検知センサ5Aでは、金属板60に形成された複数のスリット60Sの形状が第1実施形態の複数のスリット60Sと異なる。具体的には、本実施形態のそれぞれのスリット60Sは、複数の横長の形状で互いに平行とされ、スペーサ58の開口58Cを横断するように形成されている。本実施形態では複数のスリット60Sは、スペーサ58の開口58Cの中心よりもテールブロック50t側と、スペーサ58の開口58Cの中心よりもテールブロック50tと反対側とにそれぞれ複数設けられている。従って、これら複数のスリット60Sは、スペーサ58の開口58Cの中心を除き当該開口58Cと重なる領域に形成されている。また、本実施形態では、それぞれのスリット60Sは、開口58Cの中心を基準として対称な位置に形成されている。
この荷重検知センサ5Aは、特に図示しないが、第1実施形態と同様にして、荷重検知センサユニット1Aにおける荷重検知センサ5Aとされる。
本実施形態の荷重検知センサ5Aは、互いに平行なスリット60Sが延在する方向よりも、互いに平行なスリット60Sが延在する方向に垂直な方向において、金属板60が撓み易くなる傾向にある。従って、互いにスリット60Sが延在する方向に垂直な方向においてスイッチSWをオンさせるのに必要な撓みを十分に与えつつ、互いに平行なスリット60Sが延在する方向における金属板60の反発力により金属板60を復元することができる。従って、金属板60の押し癖をより抑制することができる。
以上、本発明の荷重検知センサ、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、荷重検知センサ5A,5Bは、荷重検知センサユニット1A,1Bの一部とされたが、本発明の荷重検知センサ5A,5Bは、他のユニット内に組み込まれても良い。
また、第2実施形態の荷重検知センサ5Bでは、第1実施形態の荷重検知センサ5Aと同様に放射状にスリット61Sが設けられた。しかし、第2実施形態の荷重検知センサ5Bにおいても、第3実施形態の荷重検知センサ5Aと同様に、複数のスリット61Sが互いに平行に形成されても良い。
次に、荷重検知センサ5Aの幾つかの変形例を示す。なお、以下の変形例を説明するにあたり、第1実施形態、第3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18は、荷重検知センサ5Aの第1の変形例を示す図である。第1実施形態では、複数のスリット60Sが、スペーサ58の開口58Cと重なる領域から重ならない領域まで延在したのに対し、本変形例では複数のスリット60Sがスペーサ58の開口58Cと重なる位置のみに形成されている。また、特に図示しないが、第3実施形態の荷重検知センサ5Aにおいて、互いに平行な複数のスリット60Sがスペーサ58の開口58Cと重なる位置のみに形成されても良い。また、第1〜第3実施形態において、複数のスリット60S、61Sの少なくとも1つが開口58C,59Cと重ならない領域まで延在し、これ以外のスリット60S、61Sが開口58C,59Cと重なる位置のみに形成されるものとしても良い。上記のように、金属板60におけるスペーサ58の開口58Cの縁部付近に位置する部位には応力が集中する傾向にある。しかし、複数のスリット60Sがスペーサ58の開口58Cと重なる位置のみに形成される本変形例によれば、応力が集中する領域における金属板60の反発力を大きくすることができる。また、スリット60Sが小さい分、金属板60をより復元させることができる。従って、押し癖をより低減することができる。
図19は、荷重検知センサ5Aの第2の変形例を示す図である。本変形例の荷重検知センサ5Aでは、それぞれのスリット60Sが、複数のスリット部位60S1、スリット部位60S2及びスリット部位60S3に分割されている点において、第1実施形態の荷重検知センサ5Aと異なる。このようにスペーサ58の開口58Cの径方向に沿って形成されるスリット60Sが分割されることにより、金属板60の開口58Cと重なる領域がより自然な撓みとなり極端な応力集中を抑制することができる。
図20は、荷重検知センサ5Aの第3変形例を示す図である。本変形例の荷重検知センサ5Aでは、スイッチSW及び開口58Cの一部が金属板60により覆われない点において、第3実施形態の荷重検知センサ5Aと異なる。この場合、金属板60を小さくすることができ、金属板60に用いる金属の量を減らすことができる。従って、荷重検知センサを安価にすることができる。
また、上記実施形態、変形例では、複数のスリット60S、61Sのそれぞれが、スペーサ58,59の開口58C,59Cの中心を基準として対称な位置に形成されている。しかし、本発明では、複数のスリット60S,61Sの少なくとも2つが、スペーサ58,59の開口58C、59Cの中心を基準として対称な位置に形成され、一部のスリット60S、61Sが、スペーサ58,59の開口58C,59Cの中心を基準として対称な位置に形成されなくとも良い。また、それぞれのスリット60S,61Sが、スペーサ58,59の開口58C,59Cの中心を基準として対称な位置に形成されていなくても良い。
また、第3実施形態や上記第3変形例において、他のスリット60Sと非平行なスリットが形成されても良い。例えば、第3実施形態や第3変形例では、4つの互いに平行なスリット60Sが形成されたが、このうち1つあるいは2つのスリット60Sが非平行とされても良い。
また、例えば、第1実施形態では、サポートプレート2A上に直接荷重検知センサ5Aは載置されたが、第3実施形態と同様にして、サポートプレート2A上に下部ケースが配置されて、当該下部ケース上に荷重検知センサ5Aのメインブロック50mが配置されて、テールブロック50tが下部ケースから導出するものであっても良い。また、第3実施形態において、下部ケース8Bが省略され、サポートプレート2B上に荷重検知センサ5Bが直接配置されても良い。
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。
また、本発明の荷重検知センサ及び荷重検知センサユニットは、荷重を検知するものに使用される限り着座の検知以外にも使用し得る。例えば、押しボタン装置等の電子部品としても使用することができる。また、上記実施形態では座席のフレームの開口に並べて張り渡される複数のSばねに荷重検知センサユニット1A,1Bが取り付けられ、当該荷重検知センサユニット1A,1Bによって人の着座に起因する荷重を検知した。しかし、本発明の荷重検知センサユニットがシートクッション下に配置される場合、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並べて張り渡される複数のばねに荷重検知センサユニットを取り付け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、介護用ベッドに人が存在しているかを示すことができる。なお、シートクッションとして、弾性部材をシートクッションとして用いても良い。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。