JP2008267812A - ケーブル状感圧センサ - Google Patents

Abstract

【課題】外乱の影響を受けにくく、耐久性と生産性に優れたケーブル状感圧センサを提供すること。
【解決手段】中心電極と圧電体と外側電極と被覆層の４層から成り、可撓性を有する同軸状の感圧センサと、前記感圧センサの一方の端末部に配設された抵抗体と、前記抵抗体の周囲に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの周囲を覆う熱収縮チューブとを備え、前記金属スリーブは前記外側電極の端末部を覆うように配置し、前記抵抗体のリード部の一方は前記中心電極に、そして他の一方は前記金属スリーブに各々電気的に接続し、前記金属スリーブは前記外側電極に電気的に接続すると共に、前記熱収縮チューブは前記金属スリーブとその近傍の前記被覆層端末部を覆う構成とすることにより、外乱の影響を受けにくく、かつ耐久性と生産性に優れたケーブル状感圧センサを提供することが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明は、可撓性を有するケーブル状の感圧センサに関するものである。

従来のケーブル状感圧センサの端末部に前記ケーブル状感圧センサの電極断線検知用の抵抗を接続し、電極が断線した際に異常検知可能とした構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載するケーブル状感圧センサの斜視図で、１は中心電極、２は中心電極の周囲に配設され圧電体、３は圧電体の周囲に配設された外側電極、４は被覆層とから成り可撓性を有する同軸状の圧電センサであり、５はリード部の付いた抵抗体で、各リード部は圧電センサの中心電極１と外側電極３にろう付け等の方法でそれぞれ電気的に接続され、６は抵抗体５を含む圧電センサの端末部を保護する熱収縮チューブとから構成されている。７はゴム状の弾性体から成るプロテクタで、車両用パワースライドドア等の挟み込みセンサとしてケーブル状感圧センサを使用する場合に、ケーブル状感圧センサに被せて使用する。

さらに、図６は特許文献１に記載するケーブル状感圧センサの他の実施例の斜視図であり、８は金属スリーブ８に設けられ抵抗体５のリード部貫通穴であり、金属スリーブ８は抵抗体５と感圧センサの被覆層４を含む端末部を覆うように被せ、抵抗体５の一方のリード部は貫通穴を通した後に金属スリーブ８に電気的に接続し、金属スリーブ８はＡ方向にかしめることにより、金属スリーブ８と外側電極３が電気的に接触するように構成されている。
特開２００３−２９４５４９号公報

しかしながら、図５に示す構成では外側電極３をアース電位に接続した場合でも、ケーブル状感圧センサ端末部に位置する中心電極１ならびに中心電極１に接続された抵抗体５は、電波遮蔽用構造体が周囲に無いため、結果的にケーブル状感圧センサの出力は外乱の影響を受け易くなる欠点を有していた。

一方、図６に示す実施例の構成では、金属スリーブ７が被覆層４の外側から被せてあり、かつ外側電極３と金属スリーブ８の接続は、内側に弾性を有する圧電体２を含んだ状態でかしめ方式により接続されており、この構成では経年劣化等により圧電体３の弾性率が低下すると、前記かしめ部の電気的な接触が不安定になり易く、耐久性の面で課題があった。

また、図６のようにケーブル状感圧センサの被覆層４の外側に金属スリーブ８を被せただけでは、防水性を確保することが難しく、金属スリーブ８と被覆層４との間から水や湿気が浸入し、中心電極１や外側電極３や抵抗体５のリード部が腐食し抵抗が増大したり、最悪断線に至る可能性もあった。さらに外側電極３と金属スリーブ８との間は、全周をかしめた場合を除いては、部分的に被覆層の厚み分だけ電気的に隙間が生ずることとなり、被覆層４の肉厚が増すと電波ノイズ等の外乱の影響を受け易くなるという欠点もあった。

そこで、図６に示す構成の上から図５のように熱収縮チューブを被せれば、耐水性能を改善することは可能となるが、被覆層４の外側に位置する金属スリーブ８の上から収縮チ
ューブを被せる構成では、ケーブル状感圧センサの被覆層４の外径に対し、熱収縮チューブの最大外径は金属スリーブ８と熱収縮チューブの肉厚が加算されるため、より太くなる。前記ケーブル状感圧センサを、プロテクタ７に挿入して使用する場合には、プロテクタ７内でケーブル状感圧センサがガタ付き誤検知するのを防止するため、プロテクタ７とケーブル状感圧センサ間は隙間なく配設されることが多い。しかし、前記のようにケーブル状感圧センサの被覆層４の外側に、金属キャップ７と収縮チューブを重ねた場合被覆層４との段差が大きくなり、前記段差部を含めてプロテクタ７内に挿入する場合には、組立作業が著しく悪化する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外乱に強く信頼性ならびに生産性に優れケーブル状感圧センサを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のケーブル状感圧センサは、中心電極と圧電体と外側電極と被覆層の４層から成り、可撓性を有する同軸状の圧電センサと、前記感圧センサの一方の端末部に配設された抵抗体と、前記抵抗体の周囲に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの周囲を覆う熱収縮チューブとを備え、前記金属スリーブは前記外側電極の端末部を覆うように配置し、前記抵抗体のリード部の一方は前記中心電極に、そして他の一方は前記金属キャップに各々電気的に接続し、前記金属スリーブは前記外側電極に電気的に接続すると共に、前記熱収縮チューブは前記金属スリーブとその近傍の前記被覆層端末部を覆う構成としたものである。

これによって、外乱に強く信頼性ならびに生産性に優れケーブル状感圧センサを提供することが可能となる。

本発明のケーブル状感圧センサは、中心電極と圧電体と外側電極と被覆層の４層から成り、可撓性を有する同軸状の感圧センサと、前記感圧センサの一方の端末部に配設された抵抗体と、前記抵抗体の周囲に配置された金属キャップと、前記金属キャップの周囲を覆う熱収縮チューブとを備え、前記金属スリーブは前記外側電極の端末部を覆うように配置し、前記抵抗体のリード部の一方は前記中心電極に、そして他の一方は前記金属スリーブに各々電気的に接続し、前記金属スリーブは前記外側電極に電気的に接続すると共に、前記熱収縮チューブは前記金属スリーブとその近傍の前記被覆層端末部を覆う構成としている。このため、抵抗体を配置したケーブル感圧センサの端末部は、外側電極をアースと電位に接続すれば金属スリーブも同電位となり、さらに外側電極と金属スリーブ間はほとんど隙間無く構成することができ、さらに端末部の被覆層を含む範囲を熱収縮チューブで覆うため、電波ノイズ等の外来ノイズに強く、かつ耐久性に優れたケーブル状感圧センサを提供することが出来る。

さらに、被覆層の端末部に直接熱収縮チューブを被せる構成であるため、外径寸法の増大を最小限に抑えることができ、ケーブル状感圧センサをゴム状の弾性体から成るプロテクター部材に挿入して使用する場合においても、実用上支障のない段差にとどめることが可能となる。

第１の発明は、中心電極と圧電体と外側電極と被覆層の４層から成り、可撓性を有する同軸状の感圧センサと、前記感圧センサの一方の端末部に配設された抵抗体と、前記抵抗体の周囲に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの周囲を覆う熱収縮チューブとを備え、前記金属スリーブは前記外側電極の端末部を覆うように配置し、前記抵抗体のリード部の一方は前記中心電極に、そして他の一方は前記金属スリーブに各々電気的に接続
し、前記金属スリーブは前記外側電極に電気的に接続すると共に、前記熱収縮チューブは前記金属スリーブとその近傍の前記被覆層端末部を覆う構成としたものである。これにより、端末部に抵抗体を配設したケーブル状感圧センサの電波ノイズ等の外乱に対する性能の改善が図れる。さらに、熱収縮チューブは被覆層に直接被せるため、熱収縮チューブによる外径の拡大を最小限に抑えることができ、ケーブル状感圧センサをゴム状の弾性体から成るプロテクター部材内に挿入して設置するような形態の場合であっても、その挿入作業性は実用上支障の無い範囲にすることが可能となる。

第２の発明は、第１の発明のケーブル状感圧センサの外側電極部の金属スリーブ端末部とケーブル状感圧センサの被覆層の端末部との間に隙間を設け、その隙間部で金属スリーブ端末と外側電極とを電気的に接続する構成としたものであり、生産性に優れたケーブル状感圧センサを提供することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明のケーブル状感圧センサの熱収縮チューブの内面に接着層を設ける構成としたものであり、被覆層と熱収縮チューブとは隙間無く接着されるため、防水性と耐久性に優れたケーブル状感圧センサを提供することができる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれかひとつの発明のケーブル状感圧センサの、金属スリーブの外径を被覆層の外径以下にする構成としたものであり、被覆層に被せた熱収縮チューブの外径が最大外径となるため、ケーブル状感圧センサと熱収縮チューブとの外径部段差は熱収縮チューブの肉厚のみとすることができ、前記段差部を最小限にすることが可能となる。

第５の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれかひとつの発明のケーブル状感圧センサの金属スリーブ側の被覆層端末部に段差部を設け、前記金属スリーブの外径は前記被覆層の段差部外径以下とすると共に、熱収縮チューブの外径は前記被覆層の外径以下とし、前記熱収縮チューブは前記被覆層の段差部までを覆う構成としたものであり、熱収縮チューブ外径が被覆層の外径以下となるため、ケーブル状感圧センサにゴム状の弾性体から成るプロテクター部材を被せて使用する場合にも、被覆層より突出するものが無くなりプロテクターへの挿入作業が容易になる。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態のケーブル状感圧センサを図１から図３を参照して説明する。

図１はケーブル状感圧センサの斜視図、図２は同センサの断面図、図３は同センサの要部断面図である。

感圧センサ１０は中心電極１０ａと圧電体１０ｂと外側電極１０ｃと被覆層１０ｅの４層から成り、可撓性を有する同軸ケーブル状に構成されている。感圧センサ１０の端末部１１には抵抗体１２と金属スリーブ１３が配設され、抵抗体１２の一方のリード部は中心電極１０ａに、他の一方は金属スリーブ１３に各々電気的に接続されている。金属スリーブ１３は抵抗体１２と感圧センサ１０端末部の外側電極１０ｃ上を覆うように被せている。そして、金属スリーブ１３の端面と被覆層１０ｄの端面間には隙間Ｂが設けてあり、金属スリーブ１３の端面部と外側電極１０ｃとをろう付けや溶接等の手段により電気的に接続している。また、金属スリーブ１３の外径寸法Ｃは被覆層１０ｄの外径寸法Ｄ以下に構成されており、金属スリーブ１３と感圧センサ１０端末部の被覆層１０ｄは、先端側が封止され内面にホットメルト等の接着層１４を有する熱収縮チューブ１５で覆われている。一方、抵抗体１２が接続されていない側の感圧センサ１０端末部には、感圧センサ１０で発生した電気信号を増幅やフィルター処理や閾値判定等を行う信号処理部１６と、その信
号を受けて本体を制御する制御部１７が接続されており、外側電極１０ｃは信号処理部１６を介してアース電位に接続している。中心電極１０ａと抵抗体１２のリード部との接続部周囲には、絶縁チューブ１８が被せてあり、金属スリーブ１３との電気的絶縁を図っている。

以上のように構成されたケーブル状感圧センサについて、以下その動作、作用を説明する。

感圧センサ１０に変位するような応力が印加されると、中心電極１０ａと外側電極１０ｃ間に微小電気信号が発生し、前記信号処理部１６を介して信号が検出される。また、中心電極１０ａや外側電極１０ｃが断線すると、感圧センサ１０と抵抗体１２との合成インピーダンスが変わるため、その変化を前記信号処理部１６で検出することで電極の断線の異常が検出される。

以上のように構成されたケーブル状感圧センサでは、外側電極１０ｃがアース電位に接続されるいるため金属スリーブ１３も同電位となり、外側電極１０ａ上を直接金属スリーブ１３で覆う構成としており、また外側電極１０ｃと金属スリーブ１３間の隙間は組立可能な最小隙間とすることが可能となり、さらに外側電極１０ｃと金属スリーブ１３との重なり代を最適化することで、前記隙間を介して中心電極１０ａや抵抗体１２側に電波ノイズが侵入するのを抑制することが出来る。

また、金属スリーブ１３の端面と被覆層１０ｄ端面との間には隙間Ｂを設けており、金属スリーブ１３と外側電極１０ｃとはこの隙間Ｂ部でろう付けや溶接等の手段により電気的に接続することが可能となり、特殊な治工具無しでも組立ができるだけのスペースが確保されるため、組立性ならびに品質の向上が図れる。

さらに、熱収縮チューブ１５の内面には接着層１４が形成されているため、被覆層１０ｄと熱収縮チューブ１５とは隙間無く接着され、内部への水や湿気の侵入を防止できるため、防水性を必要とする環境下でも安心して使用することが可能となり、信頼性の向上と共に使用範囲の拡大が図れる。

また、金属スリーブ１３の外径寸法Ｃを被覆層１０ｄの外径寸法Ｄ以下としているため、熱収縮チューブ１５で覆われた部位の感圧センサ最大外径幅Ｅは、ほぼ熱収縮チューブ１５の肉厚で決定され、薄肉タイプの収縮チューブを用いれば、被覆層外径Ｄと熱収縮チューブ外径Ｅとの段差を必要最小限に出来る。このため、ケーブル状感圧センサをゴム状の弾性体から成るプロテクタ部材に挿入し使用しても、前記段差は組立作業上支障のない程度まで改善できる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態のケーブル状感圧センサを図４を参照して説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については、同一記号を付し説明を省略する。

図４は同ケーブル状感圧センサの端末部の要部断面図である。

第２の実施の形態の被覆層１０ｄの端末部には段差部１８が形成されており、金属スリーブ１３の外径Ｆは段差部１８の外径Ｇと同等以下とし、熱収縮チューブ１５は金属キャップ１３と被覆層１０ｄの段差部１８を覆うと共に、熱収縮チューブ１５の外径Ｈは被覆層１０ａの外径Ｊ以下に構成されている。このように構成されたケーブル状感圧センサでは、熱収縮チューブ１５の外径Ｈが被覆層１０ｄの外径Ｊ以下にすることができるため、前記のようにケーブル状感圧センサをゴム状の弾性体から成るプロテクターに挿入し使用
する際に、被覆層１０ｄの外径Ｊ以上に突出するものが無くなり、ケーブル状感圧センサをプロテクタへ挿入する組立作業性が更に改善される。

以上のように、本発明にかかるケーブル状感圧センサは、端末部に断線検知用の抵抗体を備えたものであり、簡素化した構成で電波ノイズ性能と耐久性と生産性に優れたケーブル状感圧センサを提供することができるため、自動車のスライドドア用途はもとより、住宅のドアやその他のドア等の挟み込み検知センサとして幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１におけるケーブル状感圧センサの斜視図 本発明の実施の形態１におけるケーブル状感圧センサの感圧センサ部の断面図 本発明の実施の形態１におけるケーブル状感圧センサの要部断面図 本発明の実施の形態２におけるケーブル状感圧センサの要部断面図 従来の収縮チューブを端末部に有するケーブル状感圧センサの斜視図 従来の金属スリーブを端末部に有するケーブル状感圧センサの斜視図

符号の説明

１０ 感圧センサ
１０ａ 中心電極
１０ｂ 圧電体
１０ｃ 外側電極
１０ｄ 被覆層
１１ 端末部
１２ 抵抗体
１３ 金属スリーブ
１４ 接着層
１５ 熱収縮チューブ
１９ 段差部

Claims (5)

1. 中心電極と圧電体と外側電極と被覆層の４層から成り、可撓性を有する同軸状の圧電センサと、前記感圧センサの一方の端末部に配設された抵抗体と、前記抵抗体の周囲に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの周囲を覆う熱収縮チューブとを備え、前記金属スリーブは前記外側電極の端末部を覆うように配置し、前記抵抗体のリード部の一方は前記中心電極に、そして他の一方は前記金属スリーブに各々電気的に接続し、前記金属スリーブは前記外側電極に電気的に接続すると共に、前記熱収縮チューブは前記金属スリーブとその近傍の前記被覆層端末部を覆う構成としたケーブル状感圧センサ。
2. 外側電極上の金属スリーブ端末部とケーブル状圧電センサの被覆層の端末部との間には隙間を設け、その隙間部で金属スリーブ端末と外側電極とを電気的に接続する構成とした請求項１に記載のケーブル状感圧センサ。
3. 熱収縮チューブの内面には接着層を設ける構成とした請求項１または２に記載のケーブル状感圧センサ。
4. 金属スリーブの外径は被覆層の外径以下にする構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状感圧センサ。
5. 金属スリーブ側の被覆層端末部に段差部を設け、前記金属スリーブの外径は前記被覆層の段差部外径以下とすると共に、熱収縮チューブの外径は前記被覆層の外径以下とし、前記熱収縮チューブで前記被覆層の段差部までを覆う構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状感圧センサ。