JPH02309222A

JPH02309222A - 感圧センサ

Info

Publication number: JPH02309222A
Application number: JP13247089A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yaguchi; 矢口　修
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1990-12-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は感圧センサに関し、特に無指向性感圧センサに
用いて好適なものである。

〔発明の概要〕

本発明の感圧センサは、内部電極と感圧素子、及び外部
電極を同軸に配置するとともに、圧力に応じて抵抗値が
変化する可変抵抗体を上記感圧素子として用いることに
より、信頼性に優れた無指向性感圧センサを容易に製造
することができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

モータ駆動により移動体を移動させるようにした自動開
閉装置では異物の挾み込み検出を行ない、異物が挟まれ
たときにはモータの駆動を停止させるようにしている。

例えば自動車のパワーウィンドウの場合、第４図の自動
車窓の要部断面図に示すように、自動車の窓枠２２の内
側に配設された窓枠パツキン２３の端部に沿って帯状の
感圧センサ２０を取り付けて挟み込み検出を行なってい
る。

この感圧センサ２０の電気的な特性は第５図の圧力−抵
抗値特性図に示すように、加えられる圧力Ｐが低いとき
は非常に高い抵抗値（例えば無鬼大）を示し、所定の圧
力Ｐ′以上の圧力が加えられると低い抵抗値（たとえば
Ｏ）に変化する。

このような、異物の挟み込検出に用いられるオン／オフ
タイプの感圧センサ２０は、例えば第６図の斜視図に示
すように細長い帯状の電極２５及び２６０間に、同じく
細長い帯状に形成されたスイッチ素子２７を挟み込み、
その周囲を合成樹脂等の外皮２８で皮覆して構成してい
る。このように２枚の電極間に感圧センサを挟み込んだ
構成なので、この感圧センサ２０は圧力検出方向に指向
性を持ち、その検出感度は第６図における上下方向が最
大である。すなわち、各電極２５．２６でスイッチ素子
２７を挟み込む方向から圧力が加えられると検出感度が
最高となり、これと直交する方向に対する検、比感度が
最低となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなオン／オフタイプのスイッチ素子２７を使用
した場合は、僅かに屈曲させただけでオンしたり、或い
は環境変化によって各部材が伸縮したときにオンしたり
することがある。そこでオン／オフタイプのスイッチ素
子２７を使用して感圧センサを構成する場合は、誤動作
を防止するために各電極２５．２６とスイッチ素子２７
との間に隙間を設ける方がよい。しかし、所定寸法の隙
間を設けて製造するのが困難であった。

また、窓ガラス２１と窓枠２２との間に異物が挟まれた
ときに、窓枠パツキン２３の端部に取り付けられている
感圧センサ２０に加えられる圧力の方向は必ずしも一定
していない。このため第６図のような指向性を持つ感圧
センサ２０が配設されていると、その検出感度が小さい
方向から圧力が加えられる挟み込みを感知しないことが
あり非常に危険である。そこで、加えられる圧力の方向
が変化する場合には無指向性の感圧センサを用いる方が
よい。無指向性感圧センサを得るために、例えば第７図
の斜視図に示すように、断面円形の内部電極３２と中空
バイブ状の外部電極３１とを同心円状に配置し、これら
の電極３１．３２間に第５図に示したような圧力−抵抗
値特性を有する断面輪形のスイッチ素子３３を配設して
構成することが考えられる。゛しかし、このように構成した場合も各電極３１．３２と
スイッチ素子３３との間に所定寸法の隙間を設けなけれ
ばならない。このため、各部材３１．３２．３３を同心
円状に配置しかつそれぞれの間に所定寸法の隙間を設け
なければならないことになるので、第７図のような感圧
センサを製造するのは非常に困難である。したがって、
従来は信頼性の高い無指向性感圧センサを製造するのが
困難だった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、信頼性に優れた無指
向性の感圧センサを容易に製造できるようにすることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の感圧センサ１は、内部電極３と外部電極２とが
同軸に配置されているとともに、圧力に応じて抵抗値が
変化する可変抵抗体が感圧素子４として上記内部電極３
と外部電極２との間に設けられている。

〔作用〕

内部電極３、感圧素子４及び外部電極２を同心円状に配
置して、力が加えられる方向が変わっても検出感度は変
わらないようにする。また、圧力に応じて抵抗値が変化
する可変抵抗体を感圧素子４として用い、押圧力に応じ
た検出電圧■、が得られるようにする。これにより、折
り曲げや経年変化等による圧力が感圧素子４に加わって
も上記検出電圧ｖ３を適当に処理すればそれをキャンセ
ルすることができるので、各電極２．３と感圧素子４と
の間に隙間を設けることなく感圧センサを構成すること
が可能となり、各部材２．３．４を同心円状に配置する
のが容易となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す感圧センサの斜視図で
ある。実施例の感圧センサ１は第７図の感圧センサ３０
と同様に、中空パイプ状に形成された外部電極２の中心
軸に沿って内部電極３を配設するとともに、これらの電
極２．３間に感圧素子４を配置した構成である。

感圧素子４は圧力が加えられると抵抗値Ｒｖが変化する
素子で、例えば第２図の圧力−抵抗値特性図に示すよう
に、外部から加えられる圧力Ｐに比例して抵抗値Ｒｖが
減少する感圧ゴム等の可変抵抗体により構成されている
。

このように、圧力Ｐに応じて抵抗値Ｒｖが変化する可変
抵抗体を感圧素子４として用いているので、挟み込み検
出を行なうときの圧力レベルを任意の大きさに設定する
ことができる。したがって、折り曲げや環境変化等によ
る圧力が加わることによって感圧素子４の抵抗値が変わ
っても、その抵抗値の変化分を検出回路側で補償するこ
とができる。このため、実施例の感圧センサ１は第１図
に示すように、外部電極２と感圧素子４との間及び感圧
素子４と内部電極３との間にそれぞれ隙間を設けなくて
も折り曲げ圧力等による誤検出をなくすことができる。

すなわち、各電極２．３と感圧素子４との間はそれぞれ
密着していてもよく、また、感圧素子４が外部電極２と
内部電極３とで加圧されていてもよい。したがって、各
部材２．３．４を同心円状に配置やすくなり、信頼性が
高い無指向性の感圧センサを極めて容易に製造すること
ができるようになる。

実施例の感圧センサ１を、例えば自動車用パワーウィン
ドウの挟み込み検出センサとして用いる場合、第３図の
回路図に示すような挾み込み検出回路６を用いると極め
て高精度な挾み込み検出が可能となる。この挟み込み検
出回路６は感圧センサ１に加えられる圧力の大きさの変
化を検出し、その検出出力に基いて異物の挟み込みを検
出している。すなわち、第３図の検出回路６においては
、感圧センサ１は外部電極２が直流電源のプラスＶ。

側に接続される。また、内部電極３は圧力変化検出回路
１０の抵抗器１１を介して電源のマイナス側に接続され
る。したがって、内部電極３と抵抗器１１との接続点１
２には、電源電圧ｖｃを感圧素子４の抵抗値Ｒ，ｖと抵
抗器１１の抵抗値Ｒとで分圧した電圧Ｖ、が現われる。

この電圧■、が感圧センサ１に加えられた圧力Ｐの大き
さに対応する検出電圧として取り出され、直流カントコ
ンデンサ１４を介して出力端子Ｑに与えられる。このた
め、出力端子Ｑに現われる出力電圧Ｖ。は、接続点１２
で検出される電圧■、の電圧変化分のみとなる。すなわ
ち、ｔｔとなる。したがって、例えば異物の挟み込みがあった場
合は感圧素子４の抵抗値Ｒｖが急激に変化するので、検
出電圧Ｖ、の電圧変化が大きくなり出力端子Ｑに大きな
出力電圧■。が得られる。

このため、出力電圧■。の大きさを検出することにより
異物の挟み込み検出を高精度に行なうことができる。

なお、感圧素子４等が経年変化したり、或いは湿度や温
度等の外部環境が変化したりすることによって感圧セン
サ１の電気特性が変化した場合も検出電圧Ｖ、の大きさ
が変化する。しかしこの場合、感圧素子４の抵抗値は長
期間にわたって徐々に変化する。したがって、その変化
勾配は非常に小さいので、出力端子Ｑに出力電圧ｖ０が
現われない。このため、外部環境の変化に基ずく感圧セ
ンサ１の電気特性の変化を異物の挟み込みとして誤検出
する恐れは全くない。

実施例の感圧センサ１は、第４図の従来の感圧センサ２
０と同様に窓枠パツキン２３の端部に取り付けて使用さ
れる。この場合、感圧センサ１は無指向性なので加えら
れる外力の方向によって検出感度が変化する。ような不
都合がなく、異物の挟み込みを極めて高精度に検出する
ことができる。

また、実施例の感圧センサ１は外部電極２によって内部
電極３及び感圧素子４を被覆した構成なので、第６図に
おける外皮２８のようなセンサ外皮が不要となる。

なお、実施例の感圧センサ１の場合も窓枠２２の屈曲部
で曲げられると、感圧素子４に折り曲げ圧力が加えられ
る。したがって、それによって感圧素子４の抵抗値がい
くらか変化する可能性はあるが、変化後の抵抗値は成る
一定値に固定されるので、屈曲部が存在することによる
検出精度の悪化がない。

また、異物が感圧センサの単位面積を押圧する力はその
接触面積に反比例するので、従来のオン／オフタイプの
感圧センサ２０を用いると、異物が感圧センサに当接し
ている状態によって異物の検出感度が変化する。すなわ
ち、第８図の挟み込み状態説明図に示すように、窓ガラ
ス２１と窓枠２２との間に物体２４が挟まれた場合、窓
ガラス２１が物体２４を押す力が同じでも、第８図Ａの
状態で挟まれた方が第８図Ｂの状態で挟まれた場合より
も感圧センサ２０を単位面積当たり強い力で押圧する。

したがって、たとえば人間の手の平を窓枠２２側に向け
て挟まれた場合（第８図Ｂの場合）は、逆のケースより
も検出されにくいので、強く押されなければ挟み込み検
出が行なわれない。

このため、第８図Ｂの状態で挟まれた場合は第８図Ａの
状態で挟まれた場合よりも痛みが大きくなってしまう不
都合があった。

これに対し、本実施例では感圧センサ１に加えられる圧
力の総和量に基ずいて異物の挟み込みを検出している。

したがって、例えば人間の手の平を窓枠２２側に向けて
挟まれた場合も、反対に手の甲を窓枠２２側に向けて挾
まれた場合も同じようにしかも確実に検出することがで
き、上述したような不都合がない高精度な挟み込み検出
を行なうことができる。

なお、上述の実施例では自動車用パワーウィンドウの異
物検出装置に用いた例を示したが、本発明の感圧センサ
は種々の圧力検出装置に適用することができる。また、
その形状は必ずしも実施例のように長く形成する必要は
なく、任意な長さに形成することができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、内部電極と外部電極との間に
感圧素子を配設してこれらを同軸上に配置するとともに
、圧力に応じて抵抗値が変化する可変抵抗体を上記感圧
素子として用いたので、加えられる圧力の方向によって
検出感度が変化する不都合がない高精度の無指向性感圧
センサが得られる。また、折り曲げや環境変化による圧
力が感圧素子に加えられても誤動作しないようにするこ
とができるので、各電極と感圧素子との間に誤動作を防
止するための隙間を設ける必要がなく、信頼性に優れた
感圧センサを容易に製造することができる。

また、接触面積に関係なく、圧力に応じた検出電圧が得
られるので、接触態様に影響されない圧力検出を行なう
ようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す感圧センサの斜視図、
第２図は実施例の感圧センサに用いられる感圧素子の圧
力−抵抗値特性図、第３図は圧力検出装置の電気回路図
、第４図は感圧センサの配設例を示す自動車窓の要部断
面図、第５図及び第６図は従来例を示し、第５図は感圧
センサの圧力−抵抗値特性図、第６．図は指向性感圧セ
ンサの斜視図、第７図は無指向性感圧センサの斜視図、
第８図は挟み込み状態説明図である。なお図面に用いた符号において、ｌ・・・−−−一−−−−−−−−・・・・・−−−−
−−−一感圧センサ２−・−・・・・−−−−−−−・
−・・・・・−・−外部電極３・・−・・・−・−・−
・・−・・−・・・・−内部電極４−・−−−一−・・
−・・−・−・−・−・感圧素子６・−−一−−−・・
・・−・・・・・−・・−・・−・挟み込み検出回路１
０−・・・・−・−−−−一−−−・・・・・・−・圧
力変化検出回路１４−・・−・・−・・−・−−−−−
−−・−・・・−直流カットコンデンサＶ、・−・−・
−・・・・・−・−−−−−・−・・−・出力電圧■、
・・−−−−−−−・−・・・・・−・−・−一−−−
・検出電圧Ｒｖ−・・・・・・・−−ｍ−−・−・−・
・・・・−抵抗値である。

Claims

【特許請求の範囲】

内部電極と外部電極とが同軸に配置されているとともに
、圧力に応じて抵抗値が変化する可変抵抗体が感圧素子
として上記内部電極と外部電極との間に設けられている
ことを特徴とする感圧センサ。