JP2005031067A - Load detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバを用いた荷重検出装置に関する。 The present invention relates to a load detection device using an optical fiber.
自動車等の車両では、例えば、パワーウインド装置で駆動されるサイドウインドウガラスと窓枠との間、電動式のスライドドアやバックドアと車体との間における異物挟み込みを検出するために、挟み込み検出センサを備えている。また、挟み込みセンサとしては、挟み込みに伴う加圧力(異物から受ける反力)を検出する感圧センサが用いられている。 In vehicles such as automobiles, for example, a pinch detection sensor is used to detect foreign object pinching between a side window glass driven by a power window device and a window frame, and between an electric slide door or back door and a vehicle body. It has. In addition, as the pinching sensor, a pressure-sensitive sensor that detects a pressurizing force (a reaction force received from a foreign object) accompanying the pinching is used.
このような感圧センサとして、光ファイバセンサを用いることが考えられている(例えば、特許文献1参照)。この光ファイバセンサは、弾性を有する光ファイバと、発光して光ファイバに一定量の光を入射する光源を含む入光手段と、光ファイバを透過した光を受光する受光体とを備えて構成されている。そして、この光ファイバセンサでは、光ファイバの変形による光透過量すなわち受光体の受光量の変化に基づいて、該光ファイバを変形させる外力(加圧力)を検出するようになっている。 As such a pressure sensitive sensor, it is considered to use an optical fiber sensor (for example, refer to Patent Document 1). This optical fiber sensor includes an optical fiber having elasticity, light incident means including a light source that emits light and enters a certain amount of light into the optical fiber, and a light receiving body that receives the light transmitted through the optical fiber. Has been. In this optical fiber sensor, an external force (pressing force) that deforms the optical fiber is detected based on a change in the amount of light transmitted by the deformation of the optical fiber, that is, a change in the amount of light received by the photoreceptor.
また、光ファイバを利用した押しボタン装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この押しボタン装置では、長手方向に2分割され通常は一方から他方へ光を透過させる一対の光ファイバの一方を押しボタンの操作によって変形させ、他方への光透過を遮断することで、押しボタン操作の有無に応じた信号(ON/OFF信号)を出力するようになっている。すなわち、この押しボタン装置は、スイッチとして用いられる。 Further, a push button device using an optical fiber is known (for example, see Patent Document 2). In this push button device, one of a pair of optical fibers that are divided into two in the longitudinal direction and normally transmit light from one to the other is deformed by the operation of the push button, and the light transmission to the other is blocked, thereby pushing the push button A signal (ON / OFF signal) corresponding to the presence / absence of an operation is output. That is, this push button device is used as a switch.
さらに、海底ケーブルの事故検出用途として、光ファイバを用いた線状外圧センサが考えられている(例えば、特許文献3参照)。この線状外圧センサを構成するセンサコアは、光ファイバ心線の外層被覆の外周面に突条または突起を形成して構成されており、長手方向の何れかの位置で外圧がかかると、その位置に突条または突起により内部の光ファイバに局部的な側圧がかかる構成とされている。これにより、線状外圧センサに外力が加わったこと、及び該外力が加わった長手方向の位置を検出することができる。 Furthermore, a linear external pressure sensor using an optical fiber is considered as a submarine cable accident detection application (see, for example, Patent Document 3). The sensor core that constitutes the linear external pressure sensor is configured by forming protrusions or protrusions on the outer peripheral surface of the outer layer coating of the optical fiber core wire, and when the external pressure is applied at any position in the longitudinal direction, the position Further, local lateral pressure is applied to the internal optical fiber by the protrusions or protrusions. Thereby, it is possible to detect that an external force is applied to the linear external pressure sensor and the position in the longitudinal direction where the external force is applied.
また、漏洩光ファイバを用いた感圧センサを、衝突センサとして自動車のバンパに組み込んだ構成も知られている(例えば、特許文献4参照)。
しかしながら、上記のような従来の光ファイバセンサでは、荷重(加圧力)を長手方向の広範囲に亘り略均一に受ける場合、単位面積(単位長)あたりの荷重が小さくなるため、感度が低くなるという問題があった。特に、車両に適用され、人の手や腕等の比較的大きな物体の挟み込みを検出する用途では、検出感度の向上が望まれている。 However, in the conventional optical fiber sensor as described above, the load per unit area (unit length) is small when the load (pressing force) is applied substantially uniformly over a wide range in the longitudinal direction, so that the sensitivity is low. There was a problem. In particular, it is desired to improve detection sensitivity in applications that are applied to vehicles and detect the pinching of relatively large objects such as human hands and arms.
また、上記のような従来の押しボタン装置では、光ファイバの一方が他方に対し変位可能な自由端を有し、該自由端を変位させる押しボタンが必要であるため、換言すれば、上記自由端及び押しボタンを配置しかつこれらのストロークを許容する空間が必要であるため、装置が全体として大型であった。 Further, in the conventional push button device as described above, one of the optical fibers has a free end that is displaceable with respect to the other, and a push button that displaces the free end is necessary. The device was large overall as a result of the space needed to place the ends and push buttons and allow these strokes.
さらに、上記のような従来の線状外圧センサでは、被覆の外周面に突条または突起を形成するため、部品点数または材料使用量が増えてしまい、高コスト化するという問題があった。また、この線状外圧センサは、海底ケーブルの事故検出用途であり、例えば、自動車用途等で要求される取扱性や組付性等については、何ら考慮されていなかった。 Further, the conventional linear external pressure sensor as described above has a problem that the number of parts or the amount of material used increases because the protrusions or protrusions are formed on the outer peripheral surface of the coating, resulting in an increase in cost. Moreover, this linear external pressure sensor is used for detecting an accident in a submarine cable, and for example, no consideration has been given to handling properties, assembling properties, and the like required for automotive applications and the like.
本発明は、上記事実を考慮して、小型で感度が良好な荷重検出装置を得ることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a load detection device that is small and has good sensitivity.
上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る荷重検出装置は、所定長さの光ファイバと、前記光ファイバの長手方向一端側に配置され、発光して該光ファイバの一端から光を入射する発光手段と、前記光ファイバの長手方向他端側に配置され、該光ファイバを透過した光を受光して該受光量に応じた信号を出力する受光手段と、前記光ファイバの外周に沿う螺旋状に形成され、前記発光手段または受光手段に導通するための接続線と、を備えている。 In order to achieve the above object, a load detection device according to a first aspect of the present invention includes an optical fiber having a predetermined length and a longitudinal end of the optical fiber, and emits light from one end of the optical fiber. A light-emitting means that is incident on the other end in the longitudinal direction of the optical fiber, and a light-receiving means that receives light transmitted through the optical fiber and outputs a signal corresponding to the amount of received light, and an outer periphery of the optical fiber And a connection line for conducting to the light emitting means or the light receiving means.
請求項1記載の荷重検出装置では、発光手段によって光ファイバに一端から入射された光が、該光ファイバを透過して他端側に配置された受光手段によって受光される。光ファイバが外力によって変形すると、該光ファイバを透過する光の量すなわち受光手段の受光量が変化する(例えば、変形に基づく透過ロスによって透過量が減少する)。この受光手段は、受光量すなわち外力の大きさに応じた信号を出力する。これにより、光ファイバに作用している荷重が検出される。なお、受光手段の出力信号は、受光量の大きさに応じて変化する信号(例えば、アナログ信号)であっても良く、受光量が所定の閾値を超えたか否かで切り換わる2値信号(例えば、ON/OFF信号)であっても良い。 In the load detection device according to the first aspect, the light incident on the optical fiber from the one end by the light emitting means is received by the light receiving means disposed on the other end side through the optical fiber. When the optical fiber is deformed by an external force, the amount of light transmitted through the optical fiber, that is, the amount of light received by the light receiving means changes (for example, the amount of transmission decreases due to a transmission loss due to deformation). This light receiving means outputs a signal corresponding to the amount of received light, that is, the magnitude of the external force. As a result, the load acting on the optical fiber is detected. The output signal of the light receiving means may be a signal (for example, an analog signal) that changes according to the magnitude of the amount of received light, and a binary signal that switches depending on whether the amount of received light exceeds a predetermined threshold ( For example, an ON / OFF signal) may be used.
ここで、接続線が光ファイバの外周に沿う螺旋状に形成されているため、換言すれば、接続線が形成する螺旋内周部を光ファイバの外周部に接触または極近接させているため、本荷重検出装置(の荷重受け部分)が比較的大型のもの等に押圧されて外力が作用する場合、この外力が長手方向に部分的に位置する接続線を介して光ファイバに伝達される。すなわち、光ファイバは、圧子として機能する接続線が外力を伝達する部分において、局所的に大きく凹む(変形する)。これにより、光ファイバの変形による荷重検出の感度が向上する。また、本荷重検出装置は、光ファイバに対し可動の部品を備えることもないので、小型である。 Here, since the connection line is formed in a spiral shape along the outer periphery of the optical fiber, in other words, the spiral inner periphery formed by the connection line is in contact with or in close proximity to the outer periphery of the optical fiber. When the load detecting device (load receiving portion thereof) is pressed by a relatively large one and the like and an external force is applied, the external force is transmitted to the optical fiber via a connecting line partially located in the longitudinal direction. That is, the optical fiber is greatly recessed (deformed) locally at a portion where the connecting line functioning as an indenter transmits an external force. Thereby, the sensitivity of load detection due to deformation of the optical fiber is improved. In addition, the load detection device is small in size because it does not include a movable part with respect to the optical fiber.
なお、光ファイバの外周に沿う螺旋状の接続線は、例えば、光ファイバの外周部に直接的に螺旋状に巻き回して構成しても良く、予め形成した螺旋内部に光ファイバを挿入(嵌合)して構成しても良い。 Note that the spiral connection line along the outer periphery of the optical fiber may be configured by, for example, winding directly around the outer periphery of the optical fiber in a spiral manner, and inserting (fitting) the optical fiber into a previously formed spiral. May be configured.
このように、請求項1記載の荷重検出装置では、小型で感度が良好である。そして、発光手段または受光手段に導通するための接続線が圧子として機能するため、接続線と圧子とを別個に設ける構成と比較して、部品点数や使用材料を増やすことなく感度の向上が果たされる。また、光ファイバの外周部に螺旋状に巻き回される接続線は、該光ファイバの曲げを阻害することもない。さらに、上記導通用の接続線を光ファイバに巻き回すため、本荷重検出装置の設置にあたり接続線が邪魔になることが防止され、また荷重検出装置と外部との電気的接続部を光ファイバの長手方向一端側に集約することが可能となる。 Thus, the load detection device according to claim 1 is small and has good sensitivity. Since the connection line for conducting to the light emitting means or the light receiving means functions as an indenter, the sensitivity can be improved without increasing the number of parts and the materials used, compared to the configuration in which the connection line and the indenter are provided separately. It is. In addition, the connection wire that is spirally wound around the outer periphery of the optical fiber does not hinder the bending of the optical fiber. Furthermore, since the connection line for continuity is wound around the optical fiber, the connection line is prevented from becoming an obstacle when installing the load detection device, and the electrical connection between the load detection device and the outside is connected to the optical fiber. It becomes possible to concentrate on one end side in the longitudinal direction.
請求項2記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1記載の荷重検出装置において、前記接続線を複数備え、各接続線をそれぞれ前記光ファイバの外周に沿う螺旋状に形成した、ことを特徴としている。 A load detection device according to a second aspect of the present invention is the load detection device according to the first aspect, wherein the load detection device includes a plurality of the connection lines, and each connection line is formed in a spiral shape along the outer periphery of the optical fiber. It is a feature.
請求項2記載の荷重検出装置では、複数の接続線がそれぞれ光ファイバの外周に沿う螺旋状に形成されている。すなわち、接続線が二条以上の螺旋で圧子を形成している。このため、発光手段または受光手段を、例えば、電源側及び接地側の接続線によって給電可能に導通したり、給電線の他に信号線等を接続(導通)したりすることができる。また、圧子が光ファイバの外周部に比較的均一に配置され、各方向(特に周方向)ごとの感度ばらつきが抑制される。 In the load detection device according to claim 2, the plurality of connection lines are each formed in a spiral shape along the outer periphery of the optical fiber. That is, the indenter is formed by a spiral having two or more connecting wires. For this reason, for example, the light emitting means or the light receiving means can be electrically connected to the power supply side and the ground side connection line so that power can be supplied, or a signal line or the like can be connected (conductive) in addition to the power supply line. Further, the indenter is disposed relatively uniformly on the outer peripheral portion of the optical fiber, and sensitivity variations in each direction (particularly in the circumferential direction) are suppressed.
請求項3記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1または請求項2記載の荷重検出装置において、前記接続線を、前記光ファイバの外周面に接着した、ことを特徴としている。 A load detection device according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the load detection device according to the first or second aspect, the connection line is bonded to the outer peripheral surface of the optical fiber.
請求項3記載の荷重検出装置では、接続線が光ファイバの外周面に接着されているため、接続線の螺旋ピッチが所定のピッチに保持される。このため、例えば、外力の作用時または作用していた外力の解消時等における接続線の光ファイバ長手方向への位置ずれが防止される。 In the load detection device according to the third aspect, since the connection line is bonded to the outer peripheral surface of the optical fiber, the spiral pitch of the connection line is maintained at a predetermined pitch. For this reason, for example, when the external force is applied or when the applied external force is eliminated, the connecting line is prevented from being displaced in the longitudinal direction of the optical fiber.
請求項4記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の荷重検出装置において、管状に形成され、内面に前記接続線を接触させた状態で前記光ファイバを被覆するカバー部材をさらに備えた、ことを特徴としている。 A load detection device according to a fourth aspect of the present invention is the load detection device according to any one of the first to third aspects, wherein the load detection device is formed in a tubular shape, and the light is in contact with the connection line on an inner surface. A cover member for covering the fiber is further provided.
請求項4記載の荷重検出装置では、接続線は、光ファイバとカバー部材との間に挟まれつつ、これらの間のスペースに配置されている。外力は、カバー部材及び接続線を介して光ファイバに伝わり、該光ファイバを変形させる。このように、カバー部材を設けたため、光ファイバまたは接続線が荷重検出対象物や異物と直接的に当接することがなくなる。すなわち、光ファイバまたは接続線が保護され、信頼性が向上する。 In the load detection device according to the fourth aspect, the connection line is disposed between the optical fiber and the cover member while being sandwiched between the optical fiber and the cover member. The external force is transmitted to the optical fiber through the cover member and the connecting line, and deforms the optical fiber. As described above, since the cover member is provided, the optical fiber or the connection line does not directly contact the load detection object or the foreign object. That is, the optical fiber or the connection line is protected and the reliability is improved.
請求項5記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項4記載の荷重検出装置において、前記接続線を、前記カバー部材の内周部に保持させた、ことを特徴としている。 A load detection device according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the load detection device according to the fourth aspect, the connection line is held on an inner peripheral portion of the cover member.
請求項5記載の荷重検出装置では、接続線が螺旋状を為した状態でカバー部材の内周部に保持されている。このため、カバー部材に保持された接続線で形成された螺旋内に光ファイバを挿入することで、螺旋状の接続線が光ファイバの内周面に沿う状態を容易に得ることができる。 In the load detection device according to the fifth aspect, the connecting wire is held on the inner peripheral portion of the cover member in a spiral state. For this reason, by inserting the optical fiber into the spiral formed by the connection line held by the cover member, it is possible to easily obtain a state in which the spiral connection line is along the inner peripheral surface of the optical fiber.
請求項6記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1または請求項2記載の荷重検出装置において、前記光ファイバの外周面に螺旋状に巻き回された前記接続線を、該接続線および光ファイバに密着する被覆層によって該光ファイバに保持した、ことを特徴としている。 A load detection device according to a sixth aspect of the present invention is the load detection device according to the first or second aspect, wherein the connection line wound spirally around the outer peripheral surface of the optical fiber is connected to the connection line and The optical fiber is held by a coating layer that is in close contact with the optical fiber.
請求項6記載の荷重検出装置では、接続線は、光ファイバの外周に螺旋状に巻き回された状態で、該光ファイバと共に被覆層にて密着状態で被覆されることで、該光ファイバの外周に保持されている。このため、例えば、外力の作用時または作用していた外力の解消時等における接続線の光ファイバ長手方向への位置ずれが防止される。なお、被覆層は、例えば、塗布またはディッピングにより形成されるコーティング層、熱収縮後の熱収縮チューブ等とすることができる。
In the load detection device according to
請求項7記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1乃至請求項6の何れか1項記載の荷重検出装置において、前記発光手段または受光手段を、前記光ファイバの長手方向端部に取り付けた、ことを特徴としている。 A load detection device according to a seventh aspect of the present invention is the load detection device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the light emitting means or the light receiving means is attached to a longitudinal end portion of the optical fiber. It is characterized by that.
請求項7記載の荷重検出装置では、発光手段または受光手段が直接的または間接的に光ファイバに取り付けられているため、取り扱いが容易である。また、発光手段または受光手段が光ファイバに取り付けられることで、部品管理や組付が容易になる。特に、発光手段及び受光手段が光ファイバの異なる長手方向端部にそれぞれ取り付けられた構成では、荷重検出装置を全体として1つのユニットとして取り扱うことも可能であり、取扱性、部品管理性、組付性等が向上する。 In the load detection device according to the seventh aspect, since the light emitting means or the light receiving means is directly or indirectly attached to the optical fiber, it is easy to handle. Moreover, component management and assembly are facilitated by attaching the light emitting means or the light receiving means to the optical fiber. In particular, in the configuration in which the light emitting means and the light receiving means are respectively attached to different end portions in the longitudinal direction of the optical fiber, it is possible to handle the load detection device as a whole as a whole, handling, component management, assembly Improve.
請求項8記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項7記載の荷重検出装置において、前記発光手段または受光手段は、前記光ファイバの長手方向端部に設けた支持部材を介して該光ファイバの長手方向端部に取り付けられている、ことを特徴としている。 The load detection device according to an eighth aspect of the present invention is the load detection device according to the seventh aspect, wherein the light emitting means or the light receiving means is connected to the optical fiber via a support member provided at a longitudinal end portion of the optical fiber. It is attached to the longitudinal direction edge part of this.
請求項8記載の荷重検出装置では、発光装置または受光装置は、支持部材を介して光ファイバの長手方向端部に取り付けられている。すなわち、光ファイバの端部、発光手段または受光手段がそれぞれ支持部材に保持されている。この支持部材により、発光手段または受光手段の光ファイバに対する位置、姿勢等を適正な状態に保つことができる。このため、光ファイバの長手方向端部に対する発光手段または受光手段の位置(姿勢)すなわち光の入射量または受光量が安定し、信頼性が向上する。 In the load detection device according to the eighth aspect, the light emitting device or the light receiving device is attached to the longitudinal end portion of the optical fiber via the support member. That is, the end portion of the optical fiber, the light emitting means, or the light receiving means are respectively held by the support members. With this support member, the position, posture, and the like of the light emitting means or the light receiving means with respect to the optical fiber can be maintained in an appropriate state. For this reason, the position (posture) of the light emitting means or the light receiving means with respect to the longitudinal end of the optical fiber, that is, the amount of incident light or the amount of received light is stabilized, and the reliability is improved.
請求項9記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項8記載の荷重検出装置において、前記発光手段または受光手段は、前記支持部材上に配置された接続部を介して前記接続線に接続されている、ことを特徴としている。 A load detection device according to a ninth aspect of the present invention is the load detection device according to the eighth aspect, wherein the light emitting means or the light receiving means is connected to the connection line via a connection portion disposed on the support member. It is characterized by that.
請求項9記載の荷重検出装置では、支持部材上に配置された接続部を介して、接続線と発光手段または受光手段とが接続されている。このため、接続線と発光手段または受光手段との接続が容易である。また、接続線を発光手段または受光手段との接続のために不要に長くすることが防止される。特に、本構成は、発光手段または受光手段と光ファイバとをそれぞれ支持部材に保持させた状態で接続線と発光手段または受光手段とを接続する場合に、好適に適用される。 In the load detection device according to the ninth aspect, the connection line and the light emitting means or the light receiving means are connected to each other through a connection portion arranged on the support member. For this reason, the connection line and the light emitting means or the light receiving means can be easily connected. Further, it is possible to prevent the connection line from being unnecessarily lengthened for connection with the light emitting means or the light receiving means. In particular, this configuration is suitably applied when the connection line and the light emitting means or the light receiving means are connected in a state where the light emitting means or the light receiving means and the optical fiber are respectively held by the support members.
請求項10記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項8または請求項9記載の荷重検出装置において、前記支持部材は、前記接続線を介して前記光ファイバの長手方向端部を挟み込んで保持する把持部を有する、ことを特徴としている。 A load detection device according to a tenth aspect of the present invention is the load detection device according to the eighth or ninth aspect, wherein the support member sandwiches and holds a longitudinal end portion of the optical fiber via the connection line. It has the holding part to perform.
請求項10記載の荷重検出装置では、光ファイバの長手方向端部が、接続線を介して外周側から把持部に挟み込まれて支持部材に保持されている。これにより、簡単な構造で、外周側に螺旋状の接続線が位置する光ファイバを、支持部材に確実に保持することができる。 In the load detection device according to the tenth aspect, the end portion in the longitudinal direction of the optical fiber is sandwiched by the grip portion from the outer peripheral side via the connection line and is held by the support member. Thereby, it is possible to reliably hold the optical fiber in which the spiral connection line is located on the outer peripheral side with a simple structure on the support member.
請求項11記載の発明に係る荷重検出装置は、請求項1乃至請求項10の何れか1項記載の荷重検出装置において、前記発光手段または受光手段と前記光ファイバの長手方向端面との間を、光透過性を有するシール剤にてシールした、ことを特徴としている。 A load detection device according to an eleventh aspect of the present invention is the load detection device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the light emitting means or the light receiving means and a lengthwise end surface of the optical fiber are interposed. It is characterized by being sealed with a light-transmitting sealing agent.
請求項11記載の荷重検出装置では、発光手段または受光手段と光ファイバの端面との間をシール剤がシールしているため、これら発光手段または受光手段と光ファイバの端面との間は、光透過性が維持されつつ異物や水分等の侵入が防止される。 In the load detection device according to the eleventh aspect, since the sealant seals between the light emitting means or the light receiving means and the end face of the optical fiber, there is no light between the light emitting means or the light receiving means and the end face of the optical fiber. Intrusion of foreign matter, moisture and the like is prevented while permeability is maintained.
本発明の第1の実施形態に係る荷重検出装置としての感圧センサ10について、図1乃至図3に基づいて説明する。
A pressure-
図1には感圧センサ10の概略全体構成が側面図にて示されている。また、図2(A)には感圧センサ10の内部構成が一部拡大した側断面図にて示されており、図2(B)には感圧センサ10の内部構成が長手方向と直交する断面図にて示されている。これらの図に示される如く、感圧センサ10は、光ファイバ12を備えている。
FIG. 1 shows a schematic overall configuration of the pressure-
光ファイバ12は、長尺円柱状のコア14と、コア14の外周部を被覆するクラッド16とで構成され、全体として所定長さ(長尺)の円柱状に形成されている。本第1の実施形態では、コア14はシリコーンゴム等の弾性(可撓性)材料から成り、クラッド16はフッ素樹脂等の可撓性材料より成る。これにより、光ファイバ12は、全体として可撓性を有し、かつ局所的な弾性変形(復元可能な変形)が可能とされている。
The
この光ファイバ12は、クラッド16の屈折率がコア14の屈折率よりも低くなっており、その長手方向の一端部12Aから導入された光をコア14とクラッド16との境界で屈折させながら他端部12Bに向けて透過させ、該他端部12Bから導出する構成とされている。なお、クラッド16を構成するフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフロオロエチレン等を用いることができる。
In this
以上説明した光ファイバ12は、変形量に応じて一端部12Aから他端部12Bへの光透過量が変化する構成である。具体的には、光ファイバ12は、変形量すなわち変形に要する外力が大きいほど、光透過ロスが大きくなり一端部12Aから他端部12Bへの光透過量を減少させるようになっている。また、光ファイバ12は、同じ大きさの荷重を受けた場合でも、該荷重が広範囲に作用し曲げ変形する場合よりも、該荷重が局所的に作用し局所的に大きく変形する(凹む)方が、透過ロスが大きくなる。
The
また、感圧センサ10は、発光手段としての光源である発光素子18を備えている。発光素子18は、本第1の実施形態では発光ダイオード(LED)とされており、光ファイバ12の一端部12Aの軸線方向外側近傍に配置されている。これにより、発光素子18は、自ら発した光を光ファイバ12の一端部12Aで露出するコア14に入射可能に配置されている。この発光素子18は通電されて発光する構成であるが、該発光素子18への通電用の配線については後述する。
The pressure
さらに、感圧センサ10は、受けた光を電気的信号に変換する光−電気変換素子である受光手段として受光素子20を備えている。受光素子20は、発光素子18が発し光ファイバ12を透過した光を受光するように、該光ファイバ12の他端部12Bの軸線方向外側近傍に配置されている。この受光素子20は、受光量に応じて電流を発生若しくは増幅するフォトダイオード若しくはフォトトランジスタ、または受光量に応じて自らの電気抵抗値を変化させるCdSセル(硫化カドミウムセル)等とされている。
Further, the pressure-
以上説明した発光素子18及び受光素子20は、電気的には図3に示される如く接続されている。なお、図3では、受光素子20としてフォトトランジスタを用いた例を示している。この図に示される如く、感圧センサ10は、外部の電源(図示省略)に接続される電源配線22と、外部で接地される接地配線24とを備えている。電源配線22、接地配線24は、被覆導線とされている。
The
電源配線22は、発光素子18に接続される発光用電源線22Aと、受光素子20に接続される受光用電源線22Bとに分岐されている。同様に、接地配線24は、発光素子18に接続される発光用接地線24Aと、受光素子20に接続される受光用接地線24Bとに分岐されている。発光用電源線22A、受光用電源線22Bは、それぞれ所定の電気抵抗値を有する抵抗Rを介して発光素子18、受光素子20に接続されている。
The
これにより、電源配線22と電源との間の図示しないスイッチが閉じると、発光素子18及び受光素子20がそれぞれ通電(給電)され、発光素子18は光を発し、フォトトランジスタである受光素子20は、光ファイバ12を透過した光を受光し該受光量に応じて電流を増幅するようになっている。
Thus, when a switch (not shown) between the
そして、本第1の実施形態では、受光用電源線22Bにおける抵抗Rと受光素子20との間から分岐して信号配線26を引き出しており、該信号配線26と接地との間の電位差が出力信号(センサ信号)とされている。この出力信号は、受光素子20の受光量、すなわち光ファイバ12の変形量または該変形に要する外力に反比例する。信号配線26は、被覆導線とされている。
In the first embodiment, the
図1に示される如く、電源配線22、接地配線24、及び信号配線26は、受光素子20側(光ファイバ12の他端部12B側)で束ねられた状態で被覆されてワイヤハーネス28とされている。ワイヤハーネス28の端部は、図示しないコネクタ等に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、ワイヤハーネス28から導出された発光用電源線22Aは、光ファイバ12(クラッド16の外側)に螺旋状に巻き回されて該光ファイバ12の他端部12Bから一端部12Aに至り、抵抗R(図1では図示省略)を介して発光素子18に接続されている。同様に、ワイヤハーネス28から導出された発光用接地線24Aは、光ファイバ12の外周部に螺旋状に巻き回されて該光ファイバ12の他端部12Bから一端部12Aに至り、発光素子18に接続されている。
Then, the light-emitting
これらの発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとは、互いに平行に光ファイバ12に巻き回されている。すなわち、光ファイバ12の外周部には、発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとによって、後述する如く圧子として機能する2条の螺旋状突条部が形成されている。
The light emitting
この圧子を形成する発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとの螺旋ピッチ(光ファイバ12の長手方向における隣り合う発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとの軸心間距離)は、2mmから30mmの範囲内とすることが望ましく、具体的には感圧センサ10の用途や配線径に応じて決められる。また、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの外径は、互いに等しく(略同等で)、かつコア14の外径の0.1倍から50倍の範囲内とすることが望ましく、具体的には感圧センサ10の用途に応じて決められる。
The helical pitch between the light emitting
発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが本発明における「接続線」に相当する。これらの発光用電源線22A及び発光用接地線24Aと、これらがそれぞれ螺旋状に巻き回された(長手方向に部分的に接触または極近接した)光ファイバ12とが構成する部分を、センサ本体30ということとする。
The light
また、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aは、光ファイバ12の外周部との間に若干の隙間が生じていても良いが、本第1の実施形態では、光ファイバ12の外周部に固着されている。この固着方法としては、例えば接着や溶着を採用することができ、本第1の実施形態では固着作業が容易な接着を採用している。
Further, the light-emitting
図示は省略するが、以上説明した感圧センサ10は、自動車等の車両におけるパワーウインド装置、電動式スライドドア装置、電動式バックドア装置の異物挟み込み検知装置に適用され、センサ本体30(光ファイバ12)の変形すなわち光ファイバ12に作用する外力に応じた出力信号を、信号配線26からダイアグ信号として異物挟み込み検知装置へ出力するようになっている。
Although not shown, the
異物挟み込み検知装置は、感圧センサ10から入力するダイアグ信号が予め設定した閾値以下である場合に挟み込みが生じていないと判断するようになっている。一方、異物挟み込み検知装置は、感圧センサ10から入力するダイアグ信号が上記閾値を超えた場合、すなわち、光ファイバ12が挟み込みによって変形し透過ロスにより光ファイバ12を透過した光量が所定範囲を超えて減少した場合に、挟み込みが発生したと判断するようになっている。
The foreign object pinching detection device determines that no pinching has occurred when the diagnostic signal input from the
このような異物挟み込み検知装置(の挟み込み判断機能)は、例えば、パワーウインド装置、電動式スライドドア装置、または電動式バックドア装置の各制御装置(のECU)に組み込まれても良く、感圧センサ10側に組み込まれても良く、車両の異常検出を統合する異常検出ECUに組み込まれても良い。
Such a foreign object pinching detection device (a pinching determination function) may be incorporated into, for example, each control device (ECU) of a power window device, an electric slide door device, or an electric back door device. It may be incorporated in the
また、異物挟み込み検知装置では、感圧センサ10から入力するダイアグ信号が電源電圧(抵抗Rにより降下した値)まで上昇するか、または0電圧まで下降するか、すなわち第2閾値を超えるか第3閾値を下回るかを検出することで、感圧センサ10に断線等の故障が生じたことを検知することも可能である。
In the foreign object pinching detection device, the diagnosis signal input from the
なお、異物挟み込み検知装置がパワーウインド装置によりサイドウインドウを開閉するサイドウインドウガラスと、サイドウインドウサッシュとの間の異物挟み込みを検出する場合、感圧センサ10のセンサ本体30は、例えば、ウェザストリップ近傍のガーニッシュの下端に該ガーニッシュの長手方向に沿って配設される。また、電動式スライドドア装置により駆動されるスライドドアとBピラーとの間の異物挟み込みを検出する場合、センサ本体30は、例えば、スライドドアのBピラー側を向く端部に上下方向に長手とされて配置される。さらに、電動式バックドア装置により駆動されるバックドアとリヤゲートとの間の異物挟み込みを検出する場合、センサ本体30は、例えば、バックドアにおけるリヤゲートと対向する両側部においてそれぞれ上下方向に長手とされて配置される。
When the foreign object pinching detection device detects foreign object pinching between the side window glass that opens and closes the side window by the power window device and the side window sash, the
次に、本第1の実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
上記構成の感圧センサ10は、電源配線22を介して給電されると、発光素子18が発光し、該光が光ファイバ12にその一端部12Aから入射される。この光は、コア14とクラッド16との境界で屈折しながらコア14内を透過し、他端部12Bから出て受光素子20に受光される。上記光を受光した受光素子20は、受光量に応じた(反比例した)出力信号を信号配線26から出力する。以上の動作は、給電されている間、常時行なわれる。
When the pressure-
信号配線26からの出力信号は異物挟み込み検知装置に入力され、異物挟み込み検知装置は、該出力信号の大きさを予め設定した閾値と比較する。
An output signal from the
そして、サイドウインドウガラスとサイドウインドウサッシュとの間、スライドドアとBピラーとの間、またはバックドアとリヤゲートとの間に挟み込みがない場合、感圧センサ10の出力信号は異物挟み込み検知装置に設定された閾値以下であり、異物挟み込み検知装置は挟み込みが生じていないと判断する。
When there is no pinching between the side window glass and the side window sash, between the sliding door and the B pillar, or between the back door and the rear gate, the output signal of the
一方、サイドウインドウガラスとサイドウインドウサッシュ(ガーニッシュ)との間、スライドドアとBピラーとの間、またはバックドアとリヤゲートとの間に挟み込みが生じた場合、該挟み込みに伴う加圧力がガーニッシュ、スライドドア、またはバックドアに取り付けられたセンサ本体30に作用する。この加圧力によって、センサ本体30を構成する光ファイバ12に変形が生じる。すると、感圧センサ10では、光ファイバ12における光の透過ロスが大きくなり、受光素子20で受光される光量が急激(短時間で)に減少する。このため、信号配線26から出力する出力信号が急激に増大する。
On the other hand, when pinching occurs between the side window glass and the side window sash (garnish), between the slide door and the B pillar, or between the back door and the rear gate, the pressure applied by the pinching is garnished and slides. It acts on the sensor
そして、この出力信号(ダイアグ信号)が入力された異物挟み込み検知装置では、該出力信号の大きさが上記閾値を超えると、挟み込みが生じたと判断する。この場合、異物挟み込み検知装置は、例えば、その適用されたパワーウインド装置、パワースライドドア装置、または電動式バックドア装置を構成する駆動モータを停止したり、逆転したりするための挟み込み解除指令信号を、パワーウインド装置、パワースライドドア装置、または電動式バックドア装置に出力する。 The foreign object pinching detection apparatus to which the output signal (diag signal) is input determines that pinching has occurred when the magnitude of the output signal exceeds the threshold value. In this case, the foreign object pinching detection device is, for example, a pinching release command signal for stopping or reversing the drive motor constituting the applied power window device, power slide door device, or electric back door device. Is output to a power window device, a power slide door device, or an electric back door device.
ここで、光ファイバ12の外周部に発光用電源線22A、発光用接地線24Aがそれぞれ螺旋状に巻き回されてセンサ本体30が構成されているため、センサ本体30が人の手や腕等の比較的大型(長手方向に大きな)のものに押圧されて外力が作用する場合、光ファイバ12には、その長手方向に部分的に位置する発光用電源線22Aまたは発光用接地線24Aを介して上記加圧力伝達される。
Here, since the light emitting
これにより、光ファイバ12は、上記加圧力が長手方向のある範囲に亘り略均一に作用せず、発光用電源線22Aまたは発光用接地線24Aを介して押圧される部分が局所的に大きく変形する。そして、光ファイバ12の透過ロスは、広範囲に亘る変形よりも局所的な変形が生じるほうが大きいため、発光用電源線22Aまたは発光用接地線24Aを圧子として機能させて光ファイバ12を局所的に大きく変形させることにより、変形すなわち荷重の検出感度が向上する。
As a result, the
このため、この感圧センサ10を異物挟み込み検知装置に適用すると、挟み込みに伴いセンサ本体30作用する加圧力が小さい段階で、すなわち、挟み込みの初期に、該挟み込みを検知することができ、人の手や腕等の非挟み込み物の保護性を向上することも可能である。
For this reason, when the
このように、本第1の実施形態に係る感圧センサ10は、感度が良好であり、また光ファイバ12に対し可動する部品を備えることもないため小型である。
As described above, the pressure-
そして、感圧センサ10では、発光素子18への導通用の発光用電源線22A及び発光用接地線24Aを圧子として機能するため、部品点数を増やすことなく上記した感度の向上が果たされている。
In the pressure-
また、光ファイバ12の外周に螺旋状に巻き回される発光用電源線22A及び発光用接地線24Aは、該光ファイバ12の曲げを阻害することもない。このため、センサ本体30を湾曲した部位(例えば、上記ガーニッシュの縁部等)に該湾曲形状に沿って変形させたた状態で取り付けたり、センサ本体30を曲げ変形させる外力を検出したりすることも可能である。
Further, the light emitting
さらに、発光素子18を発光させるために必要な発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの双方が、共に光ファイバ12に巻き回されて一端部12Aから他端部12Bへと至っているため、感圧センサ10の外部との接続配線がセンサ本体30の長手方向一方側に集約されている。すなわち、ワイヤハーネス28が長手方向一方のみに設けられ取り回しや設置性に優れた感圧センサ10が実現されている。
Furthermore, both the light-emitting
さらにまた、圧子として機能する螺旋状突条部が発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとによって2条形成されているため、該圧子を光ファイバ12の外周部における長手方向、及び周方向に略等間隔で配置することができ、感度が荷重作用方向に対し略均一とすることが可能となる。さらに、発光用電源線22Aと発光用接地線24Aとが略同じ長さとなるため、電気的的特性も安定する。
Furthermore, since the spiral protrusions functioning as an indenter are formed in two lines by the light emitting
また、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aがそれぞれ光ファイバ12の外周部に接着されているため、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの各螺旋のピッチや互いの間隔が所定の値に保持される。このため、例えば、外力の作用時または作用していた外力の解消時等における発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの光ファイバ12長手方向への位置ずれが防止される。
Further, since the light emitting
次に、本発明の第1の実施形態に係る感圧センサ10を構成するセンサ本体の変形例を説明する。なお、上記第1の実施形態と基本的に同一の部品・部分には、上記第1の実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
Next, a modified example of the sensor main body constituting the pressure-
図4には、変形例に係るセンサ本体40が一部拡大した側断面図にて示されている。この図に示される如く、センサ本体40は、光ファイバ12を外周側から被覆するカバー部材42を備える点で、センサ本体30とは異なる。
FIG. 4 shows a partially enlarged side sectional view of a sensor
カバー部材42は、ゴムまたはエラストマ等の柔軟な材料にて長尺の可撓性管状に形成されている。カバー部材42の内周部には、全長に亘り2条の螺旋溝42A、42Bが形成されている。螺旋溝42Aには発光用電源線22Aの径方向一部が嵌まり込んで(埋め込まれて)おり、螺旋溝42Bには発光用接地線24Aの径方向一部が嵌まり込んでいる。
The
これにより、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aは、それぞれ同軸の螺旋形状を為しつつカバー部材42に保持されている。そして、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが形成する2条の螺旋内に光ファイバ12が挿入(嵌合)されている。
Thus, the light emitting
このセンサ本体40を製造するにあたっては、螺旋形状を為した発光用電源線22A及び発光用接地線24Aを保持したカバー部材42を、公知の方法で製造し、センサ本体40を構成する長さに切断する。その後、切断されたカバー部材42内に保持された発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが形成する螺旋内に、これと略同じ長さの光ファイバ12を挿入し、必要に応じ抜け止め(センサ本体30と同様の接着でも良い)する。
In manufacturing the
このように製造されたセンサ本体40に、発光素子18、受光素子20を取り付け、かつ図3に示される如き電気的な接続を行なう。これにより、変形例に係るセンサ本体40を備えた感圧センサ10が容易に製造される。
The
本変形例に係るセンサ本体40を備えた構成によっても、上記第1の実施形態と全く同様の効果が得られる。また、センサ本体40を備えた感圧センサ10では、カバー部材42を設けたため、発光用電源線22A、発光用接地線24A、及び光ファイバ12がカバー部材42によって保護される。すなわち、発光用電源線22A、発光用接地線24A、及び光ファイバ12は、カバー部材42に被覆され、異物や挟み込み対象物、挟み込みの相手方(例えば、スライドドアに対するBピラー等)等に直接的に当接することがなくなり、損傷や断線等から保護される。これにより、センサ本体40を備えた感圧センサ10の信頼性が向上する。
Even with the configuration including the sensor
また、光ファイバ12の外周部に螺旋状に巻き回された発光用電源線22A、発光用接地線24Aがカバー部材42に被覆されて外部から見えないため、センサ本体40すなわち感圧センサ10は、外観がすっきりとして見栄えが良い。
In addition, since the light emitting
そして、発光用電源線22A、発光用接地線24Aがカバー部材42に保持されつつ螺旋形状を為しているため、発光用電源線22A、発光用接地線24Aが形成している螺旋内に光ファイバ12を挿入または嵌合することで、上記各効果を奏するセンサ本体40を容易に得ることができる。
Since the light emitting
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る荷重検出装置としての感圧センサ50について、図5乃至図8に基づいて説明する。なお、上記第1の実施形態と基本的に同一の部品・部分には、上記第1の実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a pressure-
図5には、感圧センサ50の概略全体構成が断面図にて示されており、図6には、感圧センサ50が側面図にて示されている。これらの図に示される如く、感圧センサ50は、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが螺旋状に巻き回された光ファイバ12と、発光素子18と、受光素子20とを備えている。そして、感圧センサ50は、電気的には感圧センサ10と全く同様に(図3の如く)構成されており、発光用電源線22A及び受光用電源線22Bが光ファイバ12の変形による荷重検出の感度を向上させる点で、感圧センサ10と同様である。
FIG. 5 shows a schematic overall configuration of the pressure-
この感圧センサ50は、センサ本体30に代えて、センサ本体52を備えている。センサ本体52は、光ファイバ12の外周に螺旋状に巻き回された発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが、光ファイバ12と共に被覆層としての表面コーティング層54にて被覆されることで構成されている。表面コーティング層54は、塗布やディッピング等により光ファイバ12、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの外周側露出面に密着して被覆するように形成され、これらを損傷や断線等から保護する機能と、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aを光ファイバ12の外周に保持する機能とを果たすようになっている。
The
感圧センサ50は、センサ本体52の長手方向端部にそれぞれ発光部56、受光部58が設けられて構成されており、全体として1つのユニット(モジュール)として取り扱うことができる構成とされている。以下では、先ず、発光部56について説明し、受光部58については、発光部56と基本的に同じ部分は発光部56と同一の符号を付して説明を省略し、発光部56と異なる部分を主に説明する。
The pressure-
発光部56は、支持部材としてのターミナルホルダ60を備えている。ターミナルホルダ60は、例えばフェノール樹脂やポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材より成り、電気絶縁性を有している。このターミナルホルダ60は、略矩形平板状の底板部62を備えており、底板部62の長手方向一端側からはセンサクランプ64が板厚方向に沿って立設されている。
The
図7(A)及び図7(B)にも示される如く、センサクランプ64は、一対のクランプ片64A間にセンサ本体52の長手方向端部を挟み込んで該センサ本体52の端部を弾性的に把持(保持)するようになっている。すなわち、センサクランプ64は、表面コーティング層54、発光用電源線22A、及び発光用接地線24Aを介して、光ファイバ12を一対のクランプ片64A間に挟み込んで保持する構成である。
As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, the
また、ターミナルホルダ60の底板部62からは素子クランプ66が突設されており、素子クランプ66は一対のクランプ片66A間に発光素子18を保持するようになっている。この素子クランプ66による保持状態で、発光素子18は、自ら発した光を光ファイバ12の一端部12Aで露出するコア14に入射可能に配置される構成である。この状態では、センサ本体52の先端がセンサクランプ64よりも発光素子18側に突出しており、発光素子18と光ファイバ12の一端部12A側端面(で露出するコア14)との間には、僅かな隙間Cが設定されている。さらに、底板部62における発光素子18に対しセンサ本体52と反対側からはストッパ壁68が突設されており、このストッパ壁68が発光素子18のセンサ本体52からの離間を規制するようになっている。
An
さらに、ターミナルホルダ60には、それぞれ接続部としての一対の給電ターミナル70、72が保持されている。給電ターミナル70、72は、例えば銅板に錫をめっきした金属板等の導電性、溶接(はんだ付け等のろう接を含む)性の良好な材料にて平板状に形成されている。給電ターミナル70、72は、主に発光素子18よりもセンサ本体52側に位置する配線接続部70A、72Aと、主に発光素子18に対し配線接続部70Aと反対側に位置する素子接続部70B、72Bと、発光素子18の側方で配線接続部70Aと素子接続部70Bとを連結する連結部70C、72Cとをそれぞれ有して構成されている。
Further, the
これらの給電ターミナル70、72は、ターミナルホルダ60の両側部から長手方向に沿って立設された縦壁74の内側で、互いに接触しないように配置されている。本第2の実施形態では、各給電ターミナル70、72は、連結部70C、72Cの幅方向内側にそれぞれ係合可能に位置する一対のクランプ片66A、及び素子接続部70B、72B間に係合可能に位置するストッパ壁68によって、互いに非接触となるように保持されている。なお、各給電ターミナル70、72は、かしめや接着によってターミナルホルダ60の保持されても良く、インサート成形によってターミナルホルダ60に一体的に形成されても良い。
These
そして、図5に示される如く、給電ターミナル70は、その配線接続部70Aに発光用電源線22Aの端部が溶接(溶接部W1)にて導通状態で接合されると共に、その素子接続部70Bに発光素子18の電源側端子18Aが溶接(溶接部W2)にて導通状態で接合されている。また、給電ターミナル72は、その配線接続部72Aに発光用接地線24Aの端部が溶接(溶接部W3)にて導通状態で接合されると共に、その素子接続部72Bに発光素子18の接地側端子18Bが溶接(溶接部W4)にて導通状態で接合されている。発光用電源線22A側の抵抗Rは発光素子18に内蔵している。これにより、発光素子18は、一対の給電ターミナル70、72を介して発光用電源線22A及び発光用接地線24Aに、電力の供給可能に接続される構成である。
As shown in FIG. 5, the
なお、各溶接部W1乃至W4が、各給電ターミナル70、72を介したターミナルホルダ60に対するセンサ本体52、発光素子18の取付強度を負担(または分担)する構成とすることも可能である。この場合でも、それぞれセンサ本体52、発光素子18のターミナルホルダ60に対する姿勢保持(すなわち互いの位置関係保持)の機能を果たすセンサクランプ64、素子クランプ66を、ターミナルホルダ60に設けることが好ましい。また、給電ターミナル70、72として、例えばプリント基板を用いることも可能である。この場合、給電ターミナル70上に抵抗Rを実装する構成とすることもできる。
Each welded portion W1 to W4 may be configured to bear (or share) the mounting strength of the sensor
また、発光部56では、センサ本体52の長手方向端面(に露出するコア14の端面)と発光素子18との間の上記隙間Cがシール剤76にてシールされている。シール剤76は、例えばUVカット機能を有する透明の合成樹脂等の光透過性を有する材料より成り、センサ本体52の端部(センサクランプ64の一部)から発光素子18のセンサ本体52側の一部にかけて塗布されて上記隙間Cに充填されている。このシール剤76は、該隙間Cの光透過性を維持しつつ該隙間Cへの異物や水分等の侵入を防止するようになっている。発光部56が後述する被覆部78を有する本第2の実施形態では、シール剤76は、後述する水密剤が隙間Cに侵入して光透過性が損なわれることを防止する機能を果たすようになっている。
In the
さらに、発光部56は、全体として被覆部78によって封入状態で被覆されて構成されている。本第2の実施形態では、被覆部78は、ポリアミド樹脂等の水密剤より成る内層78Aと、オレフィン樹脂等より成り内層78Aを覆う外皮78Bとで構成されている。内層78Aは、被覆部78で被覆されるセンサ本体52の端部、発光素子18、ターミナルホルダ60、各給電ターミナル70、72を密着状態で封入し発光部56内への水等の侵入を防止するようになっている。
Furthermore, the
上記の如き被覆部78は、例えば、二層の熱収縮チューブにて構成することができる。なお、被覆部78は、二層構造である構成には限られず、例えば、ポリアミド系、ポリプロピレン系、シリコーン系等のホットメルトモールディングによって成形される熱可塑性樹脂材で単層に構成されても良い。
The covering
一方、受光部58は、ターミナルホルダ60のセンサクランプ64にセンサ本体52における光ファイバ12の他端部12B側の端部が把持されると共に、素子クランプ66が受光素子20を保持して構成されている。受光素子20は、それぞれ給電ターミナル70、72に接続される電源側端子20A、20Bの他に信号端子20Cを有している。
On the other hand, the
そして、受光部58では、給電ターミナル70、72に電源配線22、接地配線24がそれぞれ接続されると共に、信号端子20Cに信号配線26が接続されている。受光部58では、これらの電源配線22、接地配線24、及び信号配線26がを束ねたワイヤハーネス28がセンサ本体52と反対側から被覆部78の外側に導出されている。
In the
受光部58の他の構成は、基本的に発光部56における対応する構成と同様である。したがって、本第2の実施形態に係る感圧センサ50では、発光側電源線22A、発光側接地線24Aが光ファイバ12に接着されることによる効果を除き、上記感圧センサ10と同様の効果が得られる。また、感圧センサ50では、以下の効果が得られる。
Other configurations of the
先ず、発光側電源線22A、発光側接地線24Aが表面コーティング層54にて光ファイバ12の外周が保持されるため、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの各螺旋のピッチや互いの間隔が所定の値に保持される。このため、例えば、外力の作用時または作用していた外力の解消時等における発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの光ファイバ12長手方向への位置ずれが防止される。また、発光用電源線22A、発光用接地線24A、及び光ファイバ12は、表面コーティング層54にて被覆されるため、異物等の当接による損傷や断線等から保護される。これにより、センサ本体52を備えた感圧センサ50の信頼性が向上する。
First, since the outer periphery of the
また、感圧センサ50は、光ファイバ12の長手方向両端に発光素子18、受光素子20がそれぞれ取り付けられているため、すなわち、センサ本体52の長手方向両端に発光部56、受光部58がそれぞれ設けられているため、全体として1つのセンサユニット(アセンブリ)として取り扱うことができる。このため、部品管理や車両への組付性が良好である。
The
そして、発光素子18、受光素子20は、それぞれターミナルホルダ60を介して光ファイバ12の長手方向端部に取り付けられているため、光ファイバ12に対し適正な位置、姿勢等に保たれる。これにより、光ファイバ12の長手方向端部に対する発光素子18または受光素子20の位置(姿勢)すなわち光の入射量または受光量が安定し、感圧センサ50の信頼性が向上する。特に、ターミナルホルダ60は、一対のクランプ片64Aから成るセンサクランプ64がセンサ本体52を挟み込んで把持するため、光ファイバ12の外周に螺旋状の圧子が形成されたセンサ本体52を、簡単な構造で確実にターミナルホルダ60に保持することができる。
And since the
さらに、ターミナルホルダ60に保持された給電ターミナル70、72を介して発光側電源線22A、発光側接地線24Aが発光素子18、受光素子20に接続される構成であるため、例えばセンサ本体52の端部に発光部56、受光部58を設ける構成において、発光側電源線22A、発光側接地線24Aと発光素子18、受光素子20との接続が容易である。
Further, the light emitting side
さらにまた、感圧センサ50では、発光素子18、受光素子20と光ファイバ12の端面との間の各隙間Cがそれぞれシール剤76にてシールされているため、これらの隙間Cの光透過性を維持しつつ異物や水等の侵入を防止する構成が実現される。これにより、隙間Cに侵入する異物等によって受光素子20にる受光量が減少してしまうことが防止される。
Furthermore, in the
次に、感圧センサ10、50の異物挟み込み検知装置以外の適用例について、図8(A)または図8(B)に基づいて、感圧センサ50の場合を説明する。この例では、感圧センサ50は、自動車等の車両のフロントバンパ80に取り付けられて衝突センサとして適用され、車両衝突を検知するようになっている。以下、具体的に説明する。
Next, an application example of the pressure-
フロントバンパ80は、車体側構造体82に連結され車両幅方向に長手のバンパ骨格部材80Aと、バンパ骨格部材80Aを前側(図8に示す矢印A側)から覆うバンパカバー80Bと、バンパ骨格部材80Aとバンパカバー80Bとの間に充填された発泡材80Cとで構成されている。バンパ骨格部材80Aの長手方向両端部は、それぞれ側方に廻り込むように湾曲している。なお、バンパ骨格部材80Aとバンパカバー80Bとの間は、発泡材80Cを充填せずに、中空構造とされても良い。
The
感圧センサ50は、そのセンサ本体52がバンパ骨格部材80Aの前面に固着されている。発光部56、受光部58は、バンパ骨格部材80Aにおける互いに反対の長手方向端部(上記側方に廻り込んだ湾曲部分)に取り付けられている。そして、感圧センサ50は、その信号配線26が車両の衝突検知ECU84に接続されており、受光素子20の受光した受光量に応じた出力信号を、信号配線26からダイアグ信号として衝突検知ECU84へ出力するようになっている。
The
衝突検知ECU84は、感圧センサ50から入力するダイアグ信号が予め設定した閾値以下である場合に衝突が生じていないと判断するようになっている。一方、衝突検知ECU84は、感圧センサ50から入力するダイアグ信号が上記閾値を超えた場合、すなわち、光ファイバ12(センサ本体52)が車両衝突(前突)によって変形し透過ロスにより光ファイバ12を透過した光量が所定範囲を超えて減少した場合に、前突が発生したと判断するようになっている。
The
前突が発生したと判断した衝突検知ECU84は、例えば、エアバッグ装置、シートベルト装置、ブレーキ装置等に衝突信号を出力するようになっている。この衝突検知ECU84は、上記各装置を制御する各制御装置(ECU)にそれぞれ組み込まれても良く、車両の安全を統合的に制御する制御装置に組み込まれても良い。また、衝突検知ECU84において、感圧センサ10の場合と同様に、信号配線26からの信号に基づいて感圧センサ50に断線等の故障が生じたことを検知することも可能である。
The
そして、感圧センサ50では、光ファイバ12の外周に発光側電源線22A、発光側接地線24Aがそれぞれ螺旋状に巻き回されることで、光ファイバ12の外周に螺旋状の圧子を形成しているため、バンパカバー80Bへの衝突に伴う衝撃が発泡材80C、発光側電源線22Aまたは発光側接地線24Aを介して光ファイバ12に局所的に入力され、車両衝突を確実に検出することができる。特に、比較的軽度の衝突検出精度が良好である。
In the pressure-
したがって、センサ本体30またはセンサ本体40を備えた感圧センサ10を衝突センサに適用しても全く同様の効果を得ることができる。また、自動車等の車両に適用される衝突センサとしては、例えば、リヤバンパに感圧センサ10、50を取り付けて後突センサとして適用したり、車両のドアやサイドシルに感圧センサ10、50を取り付けて側突センサとして適用したりすることができることは言うまでもない。
Therefore, the same effect can be obtained even when the
なお、上記の各実施形態または変形例では、発光用電源線22A、発光用接地線24Aによって光ファイバ12の外周部に2条の螺旋状突条部を形成した好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aの一方のみによって光ファイバ12の外周部に螺旋状突条部を形成しても良く、一端部12A側からワイヤハーネス28を取り出すようにして受光用電源線22B、受光用接地線24B、及び信号配線26で光ファイバ12の外周部に3条の螺旋状突条部を形成しても良い。また、図9(A)に示される如く、2線式被覆導線44を用いて発光用電源線22Aと発光用接地線24Aで光ファイバ12の外周部に1条の螺旋状突条部を形成しても良く、図9(B)に示される如く、3線式被覆導線46を用いて受光用電源線22Bと受光用接地線24Bと信号配線26とで1条の螺旋状突条部を形成するしても良い。さらに、圧子として機能する螺旋状突条部を形成する接続線(配線)は、断面視円形状に限定されることはなく、またカバー部材42によって被覆される部分については裸導線であっても良い。
In each of the above-described embodiments or modifications, the light-emitting
また、上記の各実施形態または変形例では、受光素子20から光ファイバ12の変形に応じた(反比例する)アナログ信号が出力される構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、受光素子20にコンパレータ(比較器)やCPU(演算装置)を内蔵することで、光ファイバ12の所定の変形量を境とするON/OFF信号を出力するようしても良い。すなわち、感圧センサ10が異物挟み込み検出装置の機能(の一部)を有して構成されても良い。
Further, in each of the above-described embodiments or modifications, an analog signal corresponding to (in inverse proportion to) the deformation of the
さらに、上記の各実施形態または変形例では、発光素子18が発光ダイオードで構成されると共に受光素子20がフォトトランジスタ(フォトダイオードまたはCdS)で構成された好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、発光手段、受光手段のそれぞれの構成や組合せによって限定されることはない。
Further, in each of the above embodiments or modifications, the
さらにまた、上記の各実施形態または変形例では、光ファイバ12がシリコーンゴムより成るコア14とフッ素樹脂等の可撓性材料より成るクラッド16とから成り、全体として好ましい弾性(外力によって変形して透過ロスが生じやすい特性)を有する構成としたが、本発明は、光ファイバ12を構成するコアまたはクラッドの各材質や組合せによって限定されることはなく、光ファイバ12は、外力によって変形して透過量の変化が生じるものであれば足りる。
Furthermore, in each of the above-described embodiments or modifications, the
また、上記の実施の形態または変形例では、発光用電源線22A、発光用接地線24Aによって光ファイバ12の略全長に亘り圧子(螺旋状突条部)が形成された構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、光ファイバ12の長手方向の一部(感度を向上させたい部分)にのみ発光用電源線22A等によって圧子を形成する構成としても良い。
Further, in the above-described embodiment or modification, the indenter (spiral ridge) is formed over the substantially entire length of the
さらに、上記の変形例では、発光用電源線22A及び発光用接地線24Aが光ファイバ12の組付前にカバー部材42に保持される好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、光ファイバ12の外周部に発光用電源線22A及び発光用接地線24Aを巻き回した状態でカバー部材42を取り付けても良い。
Furthermore, in the above modification, the light emitting
さらにまた、上記の各実施形態または変形例では、本発明における荷重検出装置を車両の異物挟み込み検知装置に適用される感圧センサ10とした構成を例示したが、本発明における荷重検出装置はこれに限定されず、荷重を検出する如何なる用途にも適用できる。特に、本発明における荷重検出装置は、要求される検出範囲が比較的長い用途に好適に適用される。
Furthermore, in each of the above-described embodiments or modifications, the load detection device in the present invention is exemplified as the pressure-
また、上記第2の実施形態では、発光素子18、受光素子20が共に光ファイバ12の長手方向端部に取り付けられた好ましい構成を示したが、本発明はこれに限定されず、発光素子18、受光素子20の何れか一方が光ファイバ12の端部に取り付けられる構成としても良い。また、発光素子18、20の光ファイバ12への取付構造や配線接続構造は、上記ターミナルホルダ60、給電ターミナル70、72をによる好ましい構成に限定されることはなく、如何なる取付構造や配線接続構造を採用しても良い。さらに、本発明がシール剤76、被覆部78の有無や構造によって限定されないことは言うまでもない。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the
さらに、上記第2の実施形態では、発光側電源線22A、発光側接地線24Aが表面コーティング層54によって光ファイバ12の外周面に固着されたセンサ本体52の長手方向両端に発光部56、受光部58が設けられた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、センサ本体30またはセンサ本体40の長手方向端部にターミナルホルダ60を介して発光素子18、受光素子20を取り付けても良い。また、本発明は、光ファイバ12の両端にそれぞれ発光部56、受光部58を設ける構成に限定されることはなく、発光素子18及び受光素子20の何れか一方のみをセンサ本体30、40、52の長手方向一端に設ける構成としても良い。さらに、本発明は、光ファイバ12に対する発光側電源線22A、発光側接地線24Aの保持構造等によって限定されることもない。
Furthermore, in the second embodiment, the light emitting side
10…感圧センサ(荷重検出装置)、12…光ファイバ、18…発光素子(発光手段)、20…受光素子(受光手段)、22A…発光用電源線(接続線)、24A…発光用接地線(接続線)、42…カバー部材、50…感圧センサ(荷重検出装置)、54…表面コーティング層(被覆層)、60…ターミナルホルダ(支持部材)、64…センサクランプ(把持部)、70・72…給電ターミナル(接続部)、76…シール材
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記光ファイバの長手方向一端側に配置され、発光して該光ファイバの一端から光を入射する発光手段と、
前記光ファイバの長手方向他端側に配置され、該光ファイバを透過した光を受光して該受光量に応じた信号を出力する受光手段と、
前記光ファイバの外周に沿う螺旋状に形成され、前記発光手段または受光手段に導通するための接続線と、
を備えた荷重検出装置。 A predetermined length of optical fiber;
A light emitting means disposed on one end side in the longitudinal direction of the optical fiber and emitting light to enter light from one end of the optical fiber;
A light receiving means arranged on the other end side in the longitudinal direction of the optical fiber, receiving light transmitted through the optical fiber and outputting a signal corresponding to the amount of received light;
Formed in a spiral shape along the outer periphery of the optical fiber, and a connection line for conducting to the light emitting means or the light receiving means;
A load detection device.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008111762A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Hitachi Cable Ltd | Impact detecting optical fiber sensor |
JP2009145250A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Hitachi Cable Ltd | Optical fiber load sensor |
JP2009542489A (en) * | 2006-07-07 | 2009-12-03 | レオニ アクチエンゲゼルシャフト | Sensor system and sensor element and method for monitoring a closure mechanism |
JP2010504506A (en) * | 2006-09-20 | 2010-02-12 | レオニ オートモーティヴ リーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ferrule for evanescent field sensor wire |
JP2014533351A (en) * | 2011-09-19 | 2014-12-11 | ボード・オブ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・テキサス・システム | Impact-resistant surface-mounted roof sensor |
-
2004
- 2004-05-12 JP JP2004141861A patent/JP2005031067A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009542489A (en) * | 2006-07-07 | 2009-12-03 | レオニ アクチエンゲゼルシャフト | Sensor system and sensor element and method for monitoring a closure mechanism |
JP2010504506A (en) * | 2006-09-20 | 2010-02-12 | レオニ オートモーティヴ リーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ferrule for evanescent field sensor wire |
JP2008111762A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Hitachi Cable Ltd | Impact detecting optical fiber sensor |
JP2009145250A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Hitachi Cable Ltd | Optical fiber load sensor |
JP2014533351A (en) * | 2011-09-19 | 2014-12-11 | ボード・オブ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・テキサス・システム | Impact-resistant surface-mounted roof sensor |
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