DE19943152C2 - Druckempfindlicher Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen druckempfindlichen Sensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen druckempfindlichen Sensor, welcher für eine Vorrichtung verwendet wird, mit wel­ cher ein motorbetätigtes Fenster eines Autos oder eine Jalousie im Wohnbereich ausgestattet ist, oder welcher zum Erfassen einer Kollision eines elastischen Anschlags einer Transport­ vorrichtung verwendet wird.

Die Druckschrift DE 197 20 713 C1 offenbart einen dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 entsprechenden druckempfindlichen Sensor mit einem Hohlbasiskörper, welcher durch Einsatz eines Gummima­ terials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist, sowie ein Paar von elektrisch leitenden Körpern, von welchen minde­ stens einer durch Verwenden eines elektrischen leitfähigen Gum­ mimaterials hergestellt ist, und welche derart angeordnet sind, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlab­ schnitt des Hohlbasiskörpers gegenüberliegen, wobei der druck­ empfindliche Sensor elektrisch leitfähig wird, wenn das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern miteinander in Berührung ge­ langt.

Die Druckschrift EP 0 602 395 A2 betrifft Walzen für elektrofo­ tografische Kopierer, Drucker und ähnliches. Diese Druckschrift enthält den Hinweis, daß auf einer Außenfläche einer elektri­ schen leitfähigen Schicht eine Schutzschicht vorgesehen ist, die einen Weichmacher daran hindert, aus der elastischen leit­ fähigen Schicht auszutreten.

Die japanische Offenlegungsschrift 9 9-209615 offenbart eine Vorrichtung, welche ein Einklemmen eines Fremdgegenstands ver­ hindert.

Gemäß Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist als Vorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Fremdgegenstands in einem motorbetätigten Fenster eines Autos ein druckempfindlicher Sensor vorgesehen, welcher derart auf­ gebaut ist, daß ein Paar von leitfähigen Körpern, welche leit­ fähige Gummis umfassen, einstückig an einem Rohrkörper (Schei­ benführung) angeordnet sind, welcher aus einem Gummimaterial besteht, der an einer Innenumfangskante eines Fensterrahmens befestigt ist, und geringfügig in Abstand voneinander in ge­ genüberliegender Weise in einem Hohlabschnitt der Scheibenfüh­ rung angeordnet sind, und die leitfähigen Gummis werden in Be­ rührung miteinander gebracht, um leitfähig zueinander infolge einer äußeren Kraft gemacht zu werden, welche auf die Schei­ benführung in einer Richtung einer Kompression davon wirkt, so daß ein Erfassungssignal ausgegeben wird. Ein derartiger druckempfindlicher Sensor stoppt einen Motor zum Heben/Senken einer Fensterscheibe, wenn ein Fremdgegenstand erfaßt wird.

Jedoch kann in einem Fall, bei welchem der druckempfindliche Sensor durch Vorsehen der leitfähigen Gummis einstückig in der aus einem Gummimaterial bestehenden Scheibenführung gestaltet ist, dann, wenn der elektrische Widerstandswert des leitfähi­ gen Gummis infolge von Alterung zunimmt, eine Möglichkeit be­ stehen, daß die Erfassungsempfindlichkeit des druckempfindli­ chen Sensors beeinträchtigt wird.

Insbesondere wird angenommen, daß EPDM (Ethylen-Propylen-Ter­ polymer) als Gummimaterial eines Ethylen-Propylen-Kopolymers für die Scheibenführung, welche einen Hohlbasiskörper für den druckempfindlichen Sensor aufbaut, verwendet wird, da es eine hervorragende Gleitführungseigenschaft für die Fensterscheibe aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten sowie eine hohe Wetterbeständigkeit und eine Elastizität aufweist, während an­ genommen wird, daß ein Material als leitfähiger Gummi verwen­ det wird, welches durch Mischen von Kohlenstoffteilchen in ei­ nen Silikongummi als Hauptmaterial mit einer hervorragenden Isolierung hergestellt wird. Paraffinöl und naphthenisches Öl, welche Weichmacher des EPDM sind, weisen einen Löslichkeitspa­ rameter (SP-Wert) von etwa 7 bis 8 auf, während der Silikon­ gummi einen SP-Wert von 7,3 aufweist. Das heißt, daß der SP- Wert des Weichmachers des Gummimaterials, welches den Hohlba­ siskörper für den druckempfindlichen Sensor bildet, etwa gleich dem SP-Wert des leitfähigen Gummis ist. Daher besteht, wenn die beiden SP-Werte zueinander etwa gleich sind, eine Möglichkeit, daß der in dem den Hohlbasiskörper für den druck­ empfindlichen Sensor bildenden Gummimaterial enthaltene Weich­ macher sich herauslöst, so daß eine Bewegung davon in dem leitfähigen Gummi infolge einer Wärme der Atmosphäre erfolgt, und der leitfähige Gummi quillt, so daß sich Distanzen zwi­ schen Kohlenstoffteilchen vergrößern, was zu einem Leitfähig­ keitsversagen führt. Es wird angenommen, daß dies möglicher­ weise eine Änderung der Empfindlichkeit des druckempfindlichen Sensors bewirkt.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf obige Untersu­ chungen konzipiert, und deren Aufgabe ist es, einen druckemp­ findlichen Sensor, welcher eine hervorragende Erfassungsemp­ findlichkeit über lange Zeit ohne eine Änderung von dessen elektrischem Widerstandswert infolge der Wärme der Atmosphäre beibehalten kann, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruches 1, 12 bzw. 13 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße druckempfindliche Sensor umfaßt: einen Hohlbasiskörper, welcher durch Verwenden eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist; ein Paar von elektrisch leitfähigen Körpern, von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, angeordnet derart, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlabschnitt des Hohlbasiskör­ pers gegenüberliegen; und eine Weichmachersperrschicht, welche zwischen dem Hohlbasiskörper und dem Paar von elektrisch leit­ fähigen Körpern vorgesehen ist, und durch Verwenden eines Harzmaterials mit einem Löslichkeitsparameter, welcher von dem eines Weichmachers in dem Hohlbasiskörper verschieden ist, hergestellt ist. Hierbei wird der druckempfindliche Sensor elektrisch leitfähig, wenn das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern miteinander in Berührung gelangt.

Anders ausgedrückt umfaßt der erfindungsgemäße druckempfindli­ che Sensor: einen Hohlbasiskörper, welcher durch Verwenden ei­ nes Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist; ein Paar von elektrisch leitfähigen Körpern, von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, angeordnet derart, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers gegenüberliegen; und eine Weichmachersperreinrichtung, welche zwischen dem Hohlbasiskör­ per und dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern vorgesehen ist und einen Weichmacher in dem Hohlbasiskörper daran hin­ dert, zu dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern zu wan­ dern.

Ferner umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines druckemp­ findlichen Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte: Vorbereiten eines Hohlbasiskörpers, welcher durch Verwenden eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlbasiskörper aufweist; Anordnen eines Paars von elektrisch leitfähigen Körpern, von welchen mindestens einer durch Verwenden eines leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlbasiskörper des Hohlbasiskörpers gegenüberliegen; und Vor­ sehen einer Weichmachersperrschicht, welche durch Verwenden eines Harzmaterials mit einem Löslichkeitsparameter, der von dem Löslichkeitsparameter eines Weichmachers in dem Hohlbasis­ körper verschieden ist, hergestellt ist, zwischen dem Hohlba­ siskörper und dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Struktur, bei welcher ein druckempfindlicher Sensor eines erfindungsgemäßen Aus­ führungsbeispiels auf eine Vorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Fremdgegenstands bei einem mo­ torbetätigten Fenster einer hinteren Seitentür eines Autos angewandt ist.

Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs einer Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht entsprechend Fig. 2, und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Hauptstruktur eines druckempfindlichen Sensors des erfindungsgemäßen Aus­ führungsbeispiels.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, wie gefordert, ge­ nau erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Beispiel erläutert, bei welchem ein erfindungsgemäßer druckempfindlicher Sensor auf eine Vorrichtung zum Verhindern eines Einklemmens eines Fremdgegenstands bei einem motorbetä­ tigten Fenster einer hinteren Seitentür eines Autos angewandt wird.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, ist ein druckempfind­ licher Sensor 1 an einer Scheibenführung 3 an einer Vorder­ seite 2F eines Türfensterrahmens 2 in einer hinteren Seitentür eines Autos angebracht.

Insbesondere ist die Scheibenführung 3 in einem Innenumfangs­ abschnitt des Tür-Scheibenfensters 2 der hinteren Seitentür eingepaßt und daran befestigt, und sie weist sowohl eine Hebe- /Senk-Führungs- als auch eine Dichtungsfunktion für eine Tür­ fensterscheibe 5 auf, welche durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor in einer Vertikalrichtung, dargestellt in Fig. 1, gehoben/gesenkt wird. Eine derartige Scheibenführung 3 ist aus EPDM als Ethylen-Propylen-Kopolymer hergestellt, wobei be­ rücksichtigt wird, daß EPDM eine hervorragende Wetterbestän­ digkeit und Elastizität sowie eine hervorragende Gleitbewe­ gungs-Führungseigenschaft aufweist, welche durch dessen nied­ rigeren Reibungskoeffizienten für die Türfensterscheibe 5 ge­ schaffen wird.

Die Türfensterscheibe 5 wird in der Scheibenführung 3 längs der Schräge einer Hinterkante 2R des Türfensterrahmens 2 bei dessen Heben/Senken geführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, daß dann, wenn die Türfensterscheibe 5 bei einem Heben/Senken davon längs der Hinterkante 2R des Tür­ fensterrahmens 2 geschlossen bzw. gehoben wird, ein Fremdge­ genstand zwischen dem Vorderkantenabschnitt und der Tür­ fensterscheibe 5 und der Vorderkante 2F des Türfensterrahmens 2 eingeklemmt wird.

Wenn der Fremdgegenstand zwischen dem Vorderkantenabschnitt der Türfensterscheibe 5 und der Vorderkante 2F des Türfenster­ rahmens 2 eingeklemmt wird, so wird der Antriebsmotor auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des druckempfindlichen Sensors 1 gestoppt, welcher an der Vorderkante 2F der Glasfüh­ rung 3 angeordnet ist.

In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 10 einen Kabelstrang, welcher auf der Seite des druckempfindlichen Sensors 1 vorge­ sehen ist, ein Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Kabelstrang- Schutzvorrichtung, und ein Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Kabelstrangverbinder, welcher an einem Ende des Kabelstrangs 10 auf der Sensorseite auf der dem druckempfindlichen Sensor 1 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Der Kabelstrangver­ binder verbindet den Kabelstrang 10 auf der Sensorseite mit einem (nicht dargestellten) Kabelstrang, welcher sich auf der Seite der hinteren Seitentür befindet. Ein eine Erfassungsin­ formation tragendes Signal des druckempfindlichen Sensors 1 wird zu einer (nicht dargestellten) Steuervorrichtung über ei­ nen derartigen Kabelstrang oder ähnliches übertragen, und an­ schließend steuert die Steuervorrichtung den Antriebsmotor wie erforderlich.

Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, umfaßt die Scheibenführung 3, welche an der Vorderkante 2F des Türfensterrahmens 2 ange­ ordnet ist, eine Hohllippe 4, welche einstückig an der Innen­ umfangskante davon auf einer Fahrgastraumseite der Fenster­ scheibe 5 ausgebildet ist. Die Hohllippe 4 enthält ein Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 als elektrisch leitfä­ hige Körper, welche derart angeordnet sind, daß sie voneinan­ der in einem erforderlichen Abstand in einer gegenüberliegen­ den Weise angeordnet sind. Die Hohllippe 4 und das Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 sind Elemente des druckemp­ findlichen Sensors 1. Die Hohllippe 4 der Scheibenführung 3 entspricht einem Hohlbasiskörper des druckempfindlichen Sen­ sors 1, im weiteren bezeichnet als Hohlbasiskörper 4. Das Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 ist mit dem Kabelstrang verbunden, welcher sich auf der Seite des druckempfindlichen Sensors 1 befindet, und sie werden in einen elektrisch leitfä­ higen Zustand versetzt, wenn sie miteinander in Berührung ge­ langen, während sie in einen nicht leitenden Zustand versetzt werden, wenn sie voneinander in Abstand angeordnet sind. Der­ artige elektrisch leitfähige Gummis 6, 6 werden durch Mischen von Kohlenstoffteilchen in ein Silikongummimaterial mit einer hervorragenden elektrischen Isolation, welches ein Hauptgummi­ material ist, vorbereitet. Genauer werden, nachdem die elek­ trisch leitfähigen Gummis 6, 6 einstückig und gleichzeitig durch Extrudieren zusammen mit und in einem aus einem Silikon­ gummi hergestellten Hohlhalterelement 7 ausgebildet wurden, diese in einen Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers 4 unter Ver­ wendung des Halterelements 7 eingesetzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Weichmacher, wie Par­ affinöl oder naphthenisches Öl, welcher in EPDM eingemischt ist, das für den Hohlbasiskörper 4 verwendet wird, einen Lös­ lichkeitsparameter (SP-Wert) in einem Bereich von 7 bis 8 auf. Ferner weist sowohl das Halterelement 7 als auch der elek­ trisch leitfähige Gummi 6 einen SP-Wert von 7, 3 auf, was etwa gleich dem SP-Wert der Hohlbasiskörpers 4 ist.

Aus diesem Grund ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Weichmachersperrschicht 8, welche aus einem Harzmaterial mit einem SP-Wert hergestellt ist, welcher von dem SP-Wert des Weichmachers, der den SP-Wert des Hohlbasiskörpers 4 im we­ sentlichen definiert, verschieden ist, zwischen dem Hohlbasis­ körper 4 und dem Halterelement 7 vorgesehen.

Polytetrafluorethylen (SP-Wert 6,2) wird vorzugsweise verwen­ det für eine derartige Weichmachersperrschicht 8 als Material mit einem geringeren SP-Wert als der SP-Wert des Weichmachers in dem Hohlbasiskörper 4, und Polystyrol (SP-Wert 8,6 bis 9,7), Vinyldichlorid (SP-Wert 9,8), Polyvinylchlorid (SP-Wert 9,5 bis 9,7), Polyurethan (SP-Wert 9,8 bis 10,3) oder Poly­ ester (SP-Wert 10,7) wird vorzugsweise als Material mit einem höheren SP-Wert als der von dem Weichmacher in dem Hohlbasis­ körper 4 verwendet. Selbstverständlich wird eine geeignete Auswahl hinsichtlich dieser Materialien in einer derartigen Weise vorgenommen, daß lediglich eines von ihnen verwendet wird oder diese in Kombination verwendet werden, um einen ge­ forderten SP-Wert oder ähnliches, je nach Bedarf, zu erhalten.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 4 dargestellt, welche die typische Struktur des druckempfindlichen Sensors 1 darstellt, die Weichmachersperrschicht 8 durch Wickeln eines Harzfilms 8A, welcher aus dem Material besteht, das aus den oben beschriebenen Materialien ausgewählt wurde, in der Mehr­ schichtweise an einer Außenumfangsfläche des Halterelements 7 ausgebildet.

Außerdem existiert in einem Fall, in welchem ein Aufschrumpf­ material für den Harzfilm 8A verwendet wird, eine Möglichkeit, daß dann, wenn das Aufschrumpfmaterial an der Außenumfangsflä­ che des Halterelements 7 unverändert gewickelt wird, dieses um einen Wert von etwa 20 bis 25% nach Anwenden einer Wärmelast schrumpft, und das Halterelement 7 wird gleichzeitig zusammen­ gedrückt, was zu einer Zunahme von dessen Federkonstanten oder zu einer Beschädigung des Harzfilms 8A führt, was genauer zu einer Zunahme des elektrischen Widerstands jedes der elek­ trisch leitfähigen Gummis 6, 6 führt. Im Hinblick auf einen derartigen Umstand wird in diesem Fall das Schrumpfmaterial mittels einer Glühbehandlung (Aufschrumpfvorgang) aufgebracht.

Ferner ist es vorzuziehen, daß ein Harzmaterial mit einem kleineren Reibungskoeffizienten als der des Halterelements 7 als Harzfilm 8A verwendet wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Halterelement 7, welches an der Außenumfangs­ fläche davon mit dem Harzfilm 8A gewickelt ist, hinsichtlich der Gleiteigenschaft bei dessen Einsetzten in den Hohlab­ schnitt des Hohlbasiskörpers 4 verbessert ist, und dadurch kann ein Einsetzen und Montieren des Halterelements 7 in den Hohlbasiskörper 4 reibungslos ausgeführt werden.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, verwendet der Druck­ sensor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Struktur, bei welcher zwischen dem Hohlbasiskörper 4 und dem Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6, genauer zwischen dem Hohl­ basiskörper 4 und dem Halterelement 7, mit den einstückig aus­ gebildet elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 die Weichmacher­ sperrschicht 8 vorgesehen ist, welche aus dem Harzmaterial hergestellt ist, das einen SP-Wert aufweist, welcher von dem des Weichmachers verschieden ist, welcher in den Hohlbasiskör­ per 4 eingemischt ist.

Eine derartige Weichmachersperrschicht 8 kann verhindern, daß der Weichmacher in dem Hohlbasiskörper 4 in die elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 permeiert und zu diesen wandert, was als Hauptursache für ein elektrisches Leitfähigkeitsversagen des Paars von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 angesehen wird, welches auftritt, wenn die Wärmelast auf den druckemp­ findlichen Sensor 1 angewandt wird.

So kann die Verhinderung eines Quellens der elektrisch leitfä­ higen Gummis 6, 6 wirksam vermieden werden, um eine Zunahme des elektrischen Widerstands wirksam zu verhindern, so daß die Erfassungsempfindlichkeit des druckempfindlichen Sensors 1 über eine lange Zeitspanne hervorragend beibehalten werden kann. Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel aufgrund der Tatsache, daß der druckempfindliche Sensor 1 derart aufgebaut ist, daß das Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 ein­ stückig mit dem Halterelement 7 in dem Hohlabschnitt des Hal­ terelements 7 ausgebildet ist, welches ein von dem Hohlbasis­ körper 4 getrenntes Element ist, und daß das Hohlelement 7 in den Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers 4 eingesetzt ist, der druckempfindliche Sensor 1 einfach hergestellt werden, was zu einer Kostenersparnis führt.

Außerdem wird aufgrund der Tatsache, daß die Weichmachersperr­ schicht 8 durch Wickeln des Harzfilms 8A, welcher aus dem Harzmaterial hergestellt ist, dessen SP-Wert verschieden ist von dem des Weichmachers in dem Hohlbaslskörper 4, um die Außenfläche des Halterelements 7 aufgebaut ist, der geeignete Aufbau erreicht, und ferner kann die Mehrschichten-Wicklung des Harzfilms 8A, welche um die Außenfläche des Halterelements 7 ausgeführt wird, die Permeation und das Wandern des Weichma­ chers des Hohlbasiskörpers 4 zu den elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 in einer Mehrstufenweise verhindern, um ein Quel­ len der elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 sicher zu vermei­ den. Die Weichmachersperrschicht 8 einer einzigen Schicht ist selbstverständlich zulässig, wenn eine erforderliche Dicke der Schicht oder ähnliches erreicht wird.

Ferner können die elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 alternativ eine elektrisch leitfähige, dünne Metallplatte auf einem von ihnen aufweisen oder die Gummis sind mit darin eingebetteten elektrisch leitfähigen Metalldrähten ausgestattet oder bestehen lediglich aus dem elektrisch leitfähigen Gummi, wie sie bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.

Ferner ist es möglich, anstelle des Extrudierens, wobei die elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 einstückig mit dem Hal­ terelement 7 zusammen mit der Innenfläche davon bei diesem Aus­ führungsbeispiel ausgebildet werden, den Hohlbasiskörper 4, die elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 und die Weichmachersperr­ schicht 8 alle zusammen auszubilden, um das Halterelement 7 zu eliminieren.

Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt den druckempfindlichen Sensor 1, welcher auf das motorbetätigte Fenster der hinteren Seitentür des Autos als Vorrichtung zum Verhindern eines Ein­ klemmens eines Fremdgegenstands zwischen der Fensterscheibe und der Scheibenführung angewandt wird. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige, ausschließliche Anwendung beschränkt und umfaßt eine Anwendung auf eine Vorder­ tür, eine Jalousie im Wohnbereich, einen Federpuffer einer Transportvorrichtung oder ähnliches, je nach Erfordernis.

Als nächstes wird der erfindungsgemäße druckempfindlich Sensor 1 unter Verwendung von Beispielen genauer beschrieben.

Versuchsbeispiele Musterteil 1

Ein Musterteil 1 bezüglich des druckempfindlichen Sensors, welcher keine Weichmachersperrschicht 8 umfaßt, wurde zuerst hergestellt durch Extrudieren eines mit Kohlenstoffteilchen (SP-Wert 7,3) gemischten Silikongummimaterials, um ein Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 herzustellen, und eines Silikongummimaterials (SP-Wert 7,3), um das Hohlhalterelement 7 einstückig miteinander herzustellen. Hierbei wurden die elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 derart angeordnet, daß sie mit einem Entfernungsabstand voneinander einander gegenüberla­ gen. Und anschließend wurde durch ein direktes Einsetzen die­ ses Halterelements 7 in den Hohlbasiskörper 4 der Scheibenfüh­ rung 3 aus EPDM (mit einem SP-Wert von 7 bis 8 des Weichma­ chers) schließlich ein Musterteil 1 erhalten.

Musterteil 2

Ein Musterteil 2 bezüglich des druckempfindlichen Sensors, welcher eine Weichmachersperrschicht 8 zwischen dem Hohlbasis­ körper 4 und dem Halterelement 7 umfaßt, wurde erhalten in der gleichen Quantität wie die eines Musterteils 1 durch Vorberei­ ten des Hohlhalterelements 7 mit einem darin enthaltenen Paar von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6, einstückig in der gleichen Weise wie bei einem Musterteil 1 ausgebildet, und der Scheibenführung 3 mit dem gleichen Hohlbasiskörper 4 wie bei einem Musterteil 1, und durch ein anschließendes Einsetzen des Halterelements 7, ausgestattet mit dem Vinyldichloridfilm 8A mit einem SP-Wert von 9,8 (erhältlich bei Asahi Kasei Co. Ltd.; der Handelsname lauter SALAN WRAP), gewickelt in Doppel­ schichten um die Außenfläche des Halterelements 7, in den Hohlbasiskörper 4. Diese Struktur ist in Fig. 4 genau darge­ stellt.

Derartige Musterteile 1 und 2, erhalten durch das oben be­ schriebene Verfahren, werden jeweils einem Dauertest unterzo­ gen, in welchem eine Wärmezuführung (100°C während 680 Stun­ den), welche der während einer langen Nutzung eines Autos un­ ter heimischen Bedingungen in Japan angewandten Wärme ent­ spricht.

Die Testergebnisse betreffend das Musterteil 1, welches keine Weichmachersperrschicht 8 aufweist, zeigten, daß der elektri­ sche Widerstand des Paares von elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 sich ausgehend von den Anfangswerten zwischen 700 und 800 Ω zu den anschließenden Werten zwischen 4000 und 5000 Ω stark änderten, was zu einem Auftreten eines elektrischen Verbin­ dungsversagens führte.

Hingegen zeigten die Testergebnisse betreffend das Musterteil 2, welches die Weichmachersperrschicht 8 aufweist, daß die elektrischen Widerstandswerte des Paares von elektrisch leit­ fähigen Gummis 6, 6 zwischen 700 und 800 Ω lagen. Dies legt nahe, daß die anschließenden Werte sich ausgehend von den An­ fangswerten zwischen 700 und 800 Ω nicht wesentlich ändern.

Ferner deckte eine Untersuchung der Oberfläche jedes Harzfilms 8A mit der Weichmachersperrschicht 8 des Musterteils 2 mittels eines elektronischen Mikroskops bei einer Vergrößerung um das 185-fache nach dem Dauertest Klebstoffe auf der Oberfläche so­ wohl der ersten als auch der zweiten Schicht auf. Diese Kleb­ stoffe konnten mittels einer n-Hexan-Flüssigkeit ausgespült werden, so daß davon ausgegangen werden kann, daß der Weichma­ cher dem EPDM des Hohlbasiskörpers 4 entzogen wurde. Hierbei existierten Unterschiede hinsichtlich eines Ausmaßes der Ver­ schlechterung zwischen der ersten und der zweiten Schicht. Das Ausmaß einer Verschlechterung der ersten Schicht war ausge­ prägter als bei der zweiten. Das heißt, daß eine derartige Verschlechterung der ersten Schicht wohl durch Mikrorisse ver­ ursacht wurde. Hingegen wurden an der zweiten Schicht keine Mikrorisse festgestellt. Dies zeigt, daß das Sperren der Per­ meation und der Wanderung des Weichmachers des Hohlbasiskör­ pers 4 zu der Oberfläche des Halterelements 7 zuverlässig durchgeführt werden kann.

Aus den Ergebnissen des oben beschriebenen Dauertests geht hervor, daß die Weichmachersperrschicht 8, welche hergestellt ist aus dem Harzmaterial, dessen SP-Wert verschieden ist von dem des Weichmachers des Hohlbasiskörpers 4, und zwischen dem Hohlbasiskörper 4 und dem Hohlhalterelement 7 mit den elek­ trisch leitfähigen Gummis 6, 6 angeordnet ist, verhindert, daß der Weichmacher des Hohlbasiskörpers 4 zu den elektrisch leit­ fähigen Gummis 6, 6 permeiert und wandert, wenn der Hohlbasis­ körper 4 mit Wärme belastet wird. So kann die Weichmacher­ sperrschicht 8 wirksam das Quellen der elektrisch leitfähigen Gummis 6, 6 vermeiden, welches zu einer Zunahme des elektri­ schen Widerstands infolge von Alterung führt. Daher kann die hohe Empfindlichkeit des druckempfindlichen Sensors 1 eines Prüflings 2 über eine lange Zeitspanne beibehalten werden.

Außerdem geht hervor, daß eine gegebene Dicke der Weichmacher­ sperrschicht 8, erreicht beispielsweise durch eine Mehr­ schichtstruktur, wirksamer verhindern kann, daß der Weichma­ cher des Hohlbasiskörpers 4 zu den elektrisch leitfähigen Gum­ mis 6, 6 permeiert und wandert, wenn der Hohlbasiskörper 4 mit Wärme belastet wird, so daß die hohe Empfindlichkeit des druckempfindlichen Sensors 1 über eine lange Zeitspanne beibe­ halten wird.

Der gesamte Inhalt der Patentanmeldung Nr. TOKUGANHEI 10-255611, eingereicht am 9. September 1998 in Japan, ist hierin durch Verweis enthalten.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen druckempfindlichen Sensor und ein Verfahren zu dessen Her­ stellung, wobei der druckempfindliche Sensor der offenbarten vorliegenden Erfindung einen Hohlbasiskörper, welcher durch Verwenden eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist, ein Paar von elektrisch leitfähigen Körpern, von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, ange­ ordnet derart, daß sie einander in einem erforderlichen Ab­ stand gegenüberliegen, und einen Weichmachersperrabschnitt, welcher zwischen dem Hohlbasiskörper und dem Paar von elek­ trisch leitfähigen Körpern vorgesehen ist und welcher verhin­ dert, daß der Weichmacher in dem Hohlbasiskörper zu dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern wandert, umfaßt.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Modifikationen und Änderungen des oben beschriebe­ nen Ausführungsbeispiels werden Fachleuten auf diesem Gebiet im Lichte der Offenbarung in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims (14)

1. Druckempfindlicher Sensor, umfassend:
einen Hohlbasiskörper (4), welcher durch Einsatz eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist;
ein Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6), von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, und welche derart angeordnet sind, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers (4) gegenüberliegen;
wobei der druckempfindliche Sensor (1) elektrisch leitfähig wird, wenn das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) miteinander in Berührung gelangt;
gekennzeichnet durch
eine Weichmachersperrschicht (8), welche zwischen dem Hohlbasiskörper (4) und dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) vorgesehen ist, um zu verhindern, daß ein Weichmacher in dem Hohlbasiskörper (4) zu dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) wandert,
wobei die Weichmachersperrschicht (8) durch Einsatz eines Harzmaterials mit einem Löslichkeitsparameter, welcher von dem des Weichmachers in dem Hohlbasiskörper (4) abweicht, hergestellt ist.

2. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) einstückig mit einem Halterelement (7) innerhalb eines Hohlabschnitts des Halterelements (7), hergestellt aus dem gleichen Material wie ein Gummihauptmaterial des leitfähigen Gummimaterials, ausgebildet sind.

3. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 2, wobei das Hal­ terelement (7) in den Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers (4) eingesetzt ist.

4. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Weichmachersperrschicht (8) ein filmartiges Element ist, welches eine Außenumfangsfläche des Halterelements (7) abdeckt.

5. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 4, wobei das filmartige Element um die Außenumfangsfläche des Hal­ terelements (7) in Mehrschichten gewickelt ist.

6. Druckempfindlicher Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei ein Reibungskoeffizient der Weichmachersperr­ schicht (8) kleiner ist als der des Halterelements (7).

7. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei einer des Paars von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) aus Metall hergestellt ist.

8. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) mit elektrisch leitfähigen Metalldrähten ausgestattet ist, welche in dem leitfähigen Gummimaterial eingebettet sind.

9. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei der Hohl­ basiskörper (4) durch Einsatz eines Ethylen-Propylen-Kopo­ lymers ausgebildet ist.

10. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei die Weichmachersperrschicht (8) durch Verwenden eines Materi­ als ausgebildet ist, welches aus der Gruppe von Polyte­ trafluorethylen, Polystyrol, Vinyldichlorid, Po­ lyvinylchlorid, Polyurethan und Polyester ausgewählt ist.

11. Druckempfindlicher Sensor nach Anspruch 1, wobei die Weichmachersperrschicht (8) einer Glühbehandlung unterzo­ gen ist.

12. Druckempfindlicher Sensor, umfassend:
einen Hohlbasiskörper (4), welcher durch Einsatz eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist;
ein Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6), von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, und welche derart angeordnet sind, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers (4) gegenüberliegen;
wobei der druckempfindliche Sensor (1) elektrisch leitfähig wird, wenn das Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) miteinander in Berührung gelangt;
gekennzeichnet durch
eine Weichmachersperreinrichtung (8), angeordnet zwischen dem Hohlbasiskörper (4) und dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6), welche verhindert, daß ein Weichmacher in dem Hohlbasiskörper (4) zu dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) wandert und dort ein Schwellen der elektrisch leitfähigen Körper (6, 6) verursacht.

13. Verfahren zur Herstellung eines druckempfindlichen Sensors, umfassend:
Vorbereiten eines Hohlbasiskörpers (4), welcher durch Einsatz eines Gummimaterials hergestellt ist und einen Hohlabschnitt aufweist;
Anordnen eines Paars von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6), von welchen mindestens einer durch Verwenden eines elektrisch leitfähigen Gummimaterials hergestellt ist, und welche derart angeordnet sind, daß sie einander mit einer vorbestimmten Distanz in dem Hohlabschnitt des Hohlbasiskörpers (4) gegenüberliegen;
Vorsehen einer Weichmachersperrschicht (8), hergestellt durch Einsatz eines Harzmaterials, dessen Löslichkeitsparameter verschieden ist von dem eines Weichmachers in dem Hohlbasiskörper (4), zwischen dem Hohlbasiskörper (4) und dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6), um ein Wandern des Weichmachers zu dem Paar von elektrisch leitfähigen Körpern (6, 6) zu verhindern.

14. Verfahren zur Herstellung eines druckempfindlichen Sensors nach Anspruch 13, wobei das Paar von elektrisch leitfähi­ gen Körpern (6, 6) einstückig mit einem Halterelement (7) innerhalb eines Hohlabschnitts des Halterelements (7), hergestellt durch Verwenden des gleichen Materials wie ein Gummihauptmaterial des leitfähigen Gummimaterials, ausge­ bildet wird.