CN108254104B - 压力传感器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压力传感器及压力传感器的制造方法，该压力传感器在中空的管状部件内侧相对于管状部件的中心轴线平行配置多根电极线的同时，不会大幅降低对特定方向的压力灵敏度，该压力传感器的制造方法不使用衬垫，能够自由设计完成品的长度。压力传感器包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件(2)、保持在管状部件(2)的内侧且相互间隔开的n根电极线(3)，管状部件(2)在受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得n根电极线(3)中至少任意2根电极线(3)之间接触，n根电极线(3)相对管状部件(2)的中心轴线平行且直线状延伸。

Description

压力传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及压力传感器以及压力传感器的制造方法。
背景技术
现在，因来自外部的压力使得电极线之间为接触导通状态从而实现开关功能的压力传感器被用于汽车的滑动门等(例如，参考专利文献1、2)。
专利文献1记载的压力传感器包括具有中空部的管状的弹性绝缘体以及在该弹性绝缘体的中空部的内周面相互隔离地呈螺旋状配置的多根电极线。通过该中空螺旋结构，不管从何方向发生变形而使电极线之间发生接触导通，从而使得全方位检测成为可能。该压力传感器，使得多根电极线沿着与中空部形成为同一形状的衬垫的外周面，在衬垫及多根电极线的外周挤出橡胶材料以成型弹性绝缘体，此后通过抽取衬垫来制造。
专利文献2记载的压力传感器，在具有中空部的管状的弹性绝缘体的内周面，介隔着空隙相互平行地相对配置1对电极线(弹性导电体)。在相对于弹性绝缘体的中心轴线垂直的截面(横截面)中的弹性绝缘体的形状形成为轨道形状(大致椭圆形状)，在宽度方向的两端部为圆弧状，在该两端部之间的外侧表面上形成平坦部。1对电极线的相互相对的面，相对于弹性绝缘体的中心轴线平行，且对于在弹性绝缘体的外侧表面中的平坦部为倾斜的平坦面。该压力传感器，使1对电极线沿着与1对电极线间的空隙为相同形状的衬垫以使得整体形状为大致椭圆形状，在其外周面挤出被覆弹性绝缘体，此后抽取衬垫来制造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10－281906号公报
专利文献2：日本特开2000－57879号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1记载的压力传感器，由于使用衬垫，制造衬垫的工序、设置电极线的工序、抽取工序是必须的，存在工序数多制造成本高的问题。另外，在抽取衬垫时，与电极线之间的摩擦阻力较高，在抽取中途衬垫破损、给电极线带来切削等损伤，因此需要切断为短尺寸后进行抽取。因此，存在如下课题，即不能对衬垫进行再利用，造成材料费用高的问题，以及完成品的压力传感器的长度也受到限制等课题。
另外，专利文献2所记载的压力传感器除了与上述同样也使用衬垫因此成本高，完成品的长度受到限制的问题之外，还存在如下风险，即：由于1对电极线配置为与管状的弹性绝缘体平行，在施加压力的方向与在相对于弹性绝缘体的中心轴线垂直的截面中的1对电极线间的空隙的延伸方向一致的情况下，弹性绝缘体如果不发生较大变形则电极线之间不接触，因此，对于压力的灵敏度会大幅降低。
为此，本发明的目的在于提供一种压力传感器，在中空的管状部件的内侧相对于管状部件的中心轴线平行地配置多根电极线的同时，不会大幅降低对于特定方向的压力灵敏度。另外，本发明的目的还在于提供一种不使用衬垫，能够自由地设计完成品的长度的压力传感器的制造方法。
解决课题的方法
本发明，为了达成上述目的，提供下述[1]～[3]的压力传感器及其制造方法。
[1]提供一种压力传感器，包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件以及保持在所述管状部件的内侧且相互间隔开的n根电极线，n为3以上的整数，当所述管状部件受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线中的至少任意两根电极线之间发生接触，所述n根电极线相对于所述管状部件的中心轴线平行且直线状延伸。
[2]提供一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件以及保持在所述管状部件的内侧且相互间隔开的n根电极线，n为3以上的整数，当所述管状部件受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线中的至少任意两根电极线之间发生接触；一边使所述n根电极线在相互平行的状态下笔直走线，一边在所述n根电极线的外周挤出被覆所述管状部件的所述弹性绝缘体，以形成所述管状部件，同时在所述管状部件的内侧施加压缩气体。
[3]提供一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件以及保持在所述管状部件的内侧且相互间隔开的n根电极线，n为3以上的整数，所述电极线由金属线和在该金属线的外周形成的导电性弹性体构成，当所述管状部件受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线中的至少任意两根电极线之间发生接触；一边使所述n根金属线在相互平行的状态下笔直走线，一边同时挤出被覆，形成分别在所述n根金属线的外周的所述导电性弹性体以及形成在所述电极线外周的所述弹性绝缘体，以形成所述n根电极线和所述管状部件，同时在所述管状部件的内侧施加压缩气体。
发明效果
根据本发明的压力传感器，在中空的管状部件的内侧配置相对于管状部件的中心轴线平行的配置多根电极线，同时，不会大幅降低对于特定方向的压力灵敏度。另外，根据本发明的压力传感器的制造方法，不使用衬垫，能够自由设计完成品的长度。
附图说明
图1是表示根据本发明的第1实施方式的压力传感器的截面图。
图2中，(a)和(b)是表示压力传感器在受到分别来自管状部件的外部的不同方向的压力下变形的状态的说明图。
图3是表示根据本发明第2实施方式的压力传感器的截面图。
图4是表示根据本发明第3实施方式的压力传感器的截面图。
图5是表示根据本发明第4实施方式的压力传感器的截面图。
图6是用于制造本发明的压力传感器的挤出机的截面图。
符号说明
1、11、21、22：压力传感器，2、12：管状部件(弹性绝缘体)，3：电极线，4：金属线，5：弹性导电体，6：空间，7：管状部件内层(弹性绝缘体)，8：管状部件外层(弹性绝缘体)。
具体实施方式
1.第1实施方式
以下，参考图1和图2对本发明的第1实施方式进行说明。需要说明的是，以下所示的实施方式，作为实施本发明的优选的具体例，具体示例了技术上而言各种优选的技术特征，但本发明的技术范围不限于这些具体方式。
图1示出了根据本发明第1实施方式的压力传感器的截面图。该压力传感器1包括由具有弹性及绝缘性的弹性绝缘体形成的中空的管状部件2和保持在管状部件2的内侧且相互间隔开的4根电极线3。电极线3是在金属线4的外周被覆有弹性导电体5而成的，电极线3之间通过空间6间隔开。另外，对于压力传感器1，管状部件2在受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得4根中的至少任意2根电极线3之间接触(短路)。图1示出了在未受到来自外部的压力状态下的压力传感器1的相对于管状部件2的中心轴线垂直的截面。
图2(a)、(b)，示出了压力传感器1在受到来自管状部件2的外部的压力发生变形的状态。这些图2(a)、(b)中，压力传感器1受到的压力方向分别用箭头示出。图2(a)示出了压力传感器1从上方受到压力的状态。在该状态下，处于对角线上的1对电极线之间接触(短路)。图2(b)示出了压力传感器1受到右斜上方(相对于上下方向向右倾斜45°的方向)的压力的状态。在该状态下，相邻的2对电极线之间接触(短路)。
如此，压力传感器1不管受到来自何方的压力，4根中至少任意2根电极线3之间接触(短路)。
1.1压力传感器的结构
管状部件2在与中心轴线垂直的截面上的形状为圆形，其长度方向(平行于中心轴线的方向)的长度没有限制，根据用途不同例如可以为1～数十米。另外，管状部件2的外径例如为4mm。作为管状部件2的材料，可以使用压缩永久变形小、柔软性、耐寒性、耐水性、耐药性、耐候性等优异的材料，例如可以优选适用使乙烯-丙烯-二烯共聚体交联得到的橡胶系组合物或无需交联步骤的苯乙烯系热塑性弹性体组合物等。
电极线3相对于管状部件2的中心轴线平行且直线状延伸。电极线3由金属线4和被覆金属线4的弹性导电体5形成。金属线4例如可以使用由铜等具有良好导电性的金属形成的多根(本实施方式中为7根)裸线相互绞合形成的绞合线。另外，弹性导电体5具有弹性及导电性，例如可以优选适用配合有炭黑等导电性填充剂的使乙烯-丙烯-二烯共聚体进行交联得到的橡胶类组合物或不需要交联步骤的苯乙烯类热塑性弹性体组合物等，具有弹性从而因来自外部的压力与管状部件2同时变形。
1.2压力传感器的制造方法
压力传感器1，例如，可以通过如下两种制造方法得到。第一种制造方法，首先，在金属线4的外周上使用挤出机被覆弹性导电体5，制备电极线3。接着，将4根电极线3，各自的中心配置为分别与正方形的顶点重合，如图6所示，使其通过挤出机的十字头内走线，从外周(挤出模具41)挤出被覆管状的弹性绝缘体42，使电极线熔合在管状部件2的内表面。此时，为了防止管状部件2、电极线3以及空间6的形状、配置被破坏，从管状部件2的内侧施加压缩气体43。通过提高内部的压力，能够维持尺寸、配置，可以得到压力传感器1。作为将上述电极线3配置在正方形的顶点的方法，可以在挤出机的顶杆44上述设置使电极线3通过的4个孔，来使其走线的方法。另外，作为从内侧施加压缩气体43的方法，在顶杆44的例如中心部开设1个或多个孔，从顶杆44的内侧向着排出口提供压缩气体43的方法。作为压缩气体43，优选空气、氮气等非活性气体。
第二种制造方法，在金属线4的外周上挤出被覆弹性导电体5以形成电极线3的同时，从外周挤出被覆管状的弹性绝缘体42，使电极线3熔合在管状部件2的内表面，其中，金属线4配置为各自的中心分别与正方形的顶点重合。作为同时挤出的方法，使用一般的多色挤出技术，与上述同样地，为了防止管状部件2、电极线3以及空间6的形状、配置被破坏，从管状部件2的内侧施加压缩气体43。通过增加内部的压力能够维持尺寸、配置，可以得到压力传感器1。
1.3第1实施方式的效果
根据以上说明的第1实施方式，电极线3相对于管状部件2的中心轴线平行且呈直线状延伸，从管状部件2的内侧施加压缩气体的同时使电极线3熔合在管状部件2的内表面，从而得到压力传感器1，因此，不需要衬垫，能够自由设计压力传感器1的完成品的长度。另外，由于具有4根电极线3，不会对于特定方向的压力而大幅降低压力传感器1的灵敏度，不管受到来自任意方向的压力也能够检测压力。需要说明的是，在上述例中，构成为电极线3配置在正方形的各顶点上，也可以构成为将电极线3配置在正n角形(n为3以上整数)的各顶点上。
2.其他实施方式
接下来，对本发明的其他实施方式，参考图3至图5进行说明。
图3是表示根据本发明的第2实施方式的压力传感器11的截面图。图4是表示根据本发明的第3实施方式的压力传感器21的截面图。图5是表示根据本发明的第4实施方式的压力传感器31的截面图。
根据第2至第4实施方式的压力传感器11、21及31，与根据第1实施方式的压力传感器1同样，包括管状部件12、22、32以及在管状部件2的内侧与中心轴线平行且以直线状延伸的4根电极线3，电极线3在金属线4上被覆弹性导电体5，但管状部件2的结构以及电极线3的截面形状与第1实施方式不同。图3至图5中示出了压力传感器11、21及31分别与管状部件12、22、32的中心轴线垂直的截面。
以下，分别对压力传感器11、21及31的结构进行详细说明。
根据第2实施方式的压力传感器11，管状部件12为2层结构，由管状部件内层7和管状部件外层8构成。特别是，为了提高压力传感器的强度、提高与其他部件(终端的密封部件、压力传感器安装部等)之间的兼容性(粘结性等)，在管状部件12设置管状部件外层8是有效的。管状部件内层7及管状部件外层8可以都使用弹性绝缘体，作为管状部件内层7，可以使用与根据第1实施方式的压力传感器1的管状部件2的材料相同的材料。另一方面，管状部件外层8可以使用例如强度、耐磨耗性优异、与其他部件经常使用的聚酰胺之间粘结性优异的热塑性聚氨酯等。作为制造方法，可以适用如下的方法，即：以与根据第1实施方式的压力传感器1同样的制造方法制备被覆了管状部件内层7的结构，此后，在最外层挤出被覆管状部外层8的方法，或者在制造根据第1实施方式的压力传感器1的管状部件2的挤出被覆步骤中将管状部件内层7及管状部件外层8进行2层同时挤出，得到压力传感器11的方法。
根据第3、第4的实施方式的压力传感器21、31的结构为，管状部件2的中空部的横截面为圆形，沿着该中空部的内表面形成电极线3。压力传感器21中，电极线3的横截面为大致半圆形，圆弧部分3a面对管状部件2的中心轴侧。压力传感器31中，电极线3的横截面为大致三角形状，1个凸部3b面对管状部件2的中心轴侧。由于电极线3的截面形状为非对称形，作为制造方法，优选适用如下方法，即，在金属线4的外周上挤出被覆弹性导电体5以形成电极线3的同时，从外周挤出被覆管状的弹性绝缘体，使电极线3熔合在管状部件2的内表面上以固定配置的方法。
在根据第2至第4的实施方式的压力传感器11、21、31中，也与根据第1实施方式的压力传感器1同样，不要衬垫，可以自由设计压力传感器1的完成品的长度，不会对于特定方向的压力而大幅降低压力传感器1的灵敏度，能够检测受到的来自任意方向的压力。
接下来，对于从以上说明的实施方式所掌握的技术思想，引用实施方式中的附图标记进行记载。但是，以下记载中的各附图标记，不用于将权利要求书中的构成要素限定于实施方式中具体表示的部件等。
[1]压力传感器(1,11,2,31)，包括由弹性绝缘体(42)形成的中空的管状部件(2,12)以及保持在所述管状部件(2,12)的内侧且相互间隔开的n根电极线(3)，n为3以上的整数；当所述管状部件(2,12)受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述4根电极线(3)中的至少任意两根电极线(3)之间发生接触；所述n根电极线(3)相对于所述管状部件(2,12)的中心轴线平行且直线状延伸。
[2]压力传感器(1,11,2,31)的制造方法，压力传感器(1,11,2,31)包括：由弹性绝缘体(42)形成的中空的管状部件(2,12)以及保持在所述管状部件(2,12)的内侧且相互间隔开的n根电极线(3)，n为3以上的整数；当所述管状部件(2,12)受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线(3)中的至少任意两根电极线(3)之间发生接触；压力传感器(1,11,2,31)的制造方法的特征在于，一边使所述n根电极线(3)在相互平行的状态下笔直走线，一边在所述n根电极线(3)的外周挤出被覆所述管状部件(2,12)的所述弹性绝缘体(42)，以形成所述管状部件(2,12)，同时在所述管状部件(2,12)的内侧施加压缩气体(43)。
[3]压力传感器(1,11,2,31)的制造方法，压力传感器(1,11,2,31)包括由弹性绝缘体(42)形成的中空的管状部件(2,12)以及在所述管状部件(2,12)的内侧相互间隔开保持的n根(n为3以上的整数)、由金属线(4)和在该金属线(4)外周的导电性弹性体(5)形成的电极线(3)；在所述管状部件(2,12)受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线(3)中至少任意2根电极线(3)之间接触；压力传感器(1,11,2,31)的制造方法的特征在于，一边使所述n根金属线(4)在相互平行的状态下笔直走线，一边同时挤出被覆形成分别在所述n根金属线(4)的外周的所述导电性弹性体(5)以及形成在所述电极线(3)外周的所述弹性绝缘体(42)，以形成所述n根电极线和所述管状部件(2,12)，同时在所述管状部件(2,12)的内侧施加压缩气体(43)。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述记载的实施方式不是用于限定根据权利要求书的发明。另外，需要注意的是，实施方式中所说明的所有特征组合，并非用于解决发明的课题的手段所必须的。另外，在不脱离其宗旨的范围内可以进行适当的变形来实施。

Claims (2)

1.一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件以及保持在所述管状部件的内侧且相互间隔开的n根电极线，n为3以上的整数；当所述管状部件受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线中的至少任意两根电极线之间发生接触；
其特征在于，一边使所述n根电极线在相互平行的状态下笔直走线，一边在所述n根电极线的外周挤出被覆所述管状部件的所述弹性绝缘体，以形成所述管状部件，同时在所述管状部件的内侧施加压缩气体。
2.一种压力传感器的制造方法，所述压力传感器包括由弹性绝缘体形成的中空的管状部件以及保持在所述管状部件的内侧且相互间隔开的n根电极线，n为3以上的整数，所述电极线由金属线和在该金属线的外周形成的导电性弹性体构成；当所述管状部件受到来自外部的压力时发生弹性变形，使得所述n根电极线中的至少任意两根电极线之间发生接触；
其特征在于，一边使所述n根金属线在相互平行的状态下笔直走线，一边同时挤出被覆，形成分别在所述n根金属线的外周的所述导电性弹性体以及形成在所述电极线外周的所述弹性绝缘体，以形成所述n根电极线和所述管状部件，同时在所述管状部件的内侧施加压缩气体。
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