JP2010086930A - 座席センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のメンブレンスイッチタイプの座席センサはセンサ面に対して主に垂直方向の荷重を感知するもので、変形、屈曲に対して対向電極が接触し誤動作する問題がある。また電極の摩耗や接点機能不具合が発生する問題があった。
【解決手段】 スペーサーとして柔軟性が優れ、合成樹脂で素繊維が不規則な接合を持つ弾力性の優れた不織布を採用し、荷重分布の高低にあわせて開口部の分布を調整し最適化したスペーサーを採用した。また銀メッキ導電性繊維を一定の間隔で絶縁性合成繊維と混合して布状に織り込んだ導電性布をポリエステルフイルムへ粘着固定した。これにより追従性、柔軟性にすぐれ、人体が長時間接触しても違和感が少ない座席センサとなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車、フォークリフト、車イス等での着座の有無を検出する座席センサに関するものである。

近年 自動車、運搬車両、車イス等の安全性、高機能化が進展し、また少子高齢化に対応した介護、医療、リハビリ機器が開発されている。これらに伴い、各座席に対する監視機能も強化され、人体に接触して長時間感知する柔軟性、耐久性の優れた座席センサ（市販の座席センサ例としては、株式会社テクノスジャパン社の“座コール”、株式会社アサヒメデイケア社の チェアセンサー“メロデイ１６”等が上げられ、また関連する特許公開例として特開２００５−０３８８２８，特開２００４−０９２４８３、特開２００３−０６１７７９、特開２００２−１２０６２４、特開２０００−３３１５６４号等に開示されている。）が望まれている。

自動車の衝突事故の時、座席の人の有無を感知して不必要なエアーバックが出ないようにしたり、エアコンの風を送らないようにするための座席センサのニ−ズが高まっている。

フォークリフト等の運搬車両においても、運転座席に人がいない場合にはエンジンがかからない（始動しない）ように安全性が強化されてきている。着座した人を感知する座席センサにおいて耐久性が良く、感触がソフトで長時間の着座で疲れの少ないものが望まれている。

車イスにおいても障害者や、患者が一人で移動する時にあやまって転倒、転落した場合に、これを感知して警報するシステムの要望が高まって来ている。これらに使用する座席センサとしても耐久性の良い感触がソフトで違和感の少ないものが望まれている。

特開２００５−０３８８２８ 特開２００４−０９２４８３ 特開２００３−０６１７７９ 特開２００２−１２０６２４ 特開２０００−３３１５６４

従来の座席センサは、検出面に対して主に垂直方向の荷重を感知するフイルムシート状のメンブレンスイッチタイプのセンサが多く、主要部材が合成樹脂フイルムに電極、配線パターンをカーボン、銀ペーストインキで印刷して製造することにより、厚さを薄くすることができ、重量も軽量に製作することが可能であった。しかし長時間着座しての使用した場合は永久変形からの回復に時間がかかる問題があった。また使用環境においては振動や摩擦、ねじり等の過酷な荷重が多く加わるため、印刷したカーボン接点が摩耗して接触不良を起こす問題や、センサの厚みが０．１ｍｍから０．５ｍｍと非常に薄いことから、凹凸面に敏感で、許容変形量が小さく屈曲して使用する場合には対向する電極接点が接触した状態となり誤動作しやすい問題があった。
またスペーサーに規則的な開口部を持つ発泡ゴムシートや発泡樹脂シートを採用し、上下対向電極に樹脂シートへアルミ箔を接合したもの、樹脂フイルムへアルミ膜を蒸着した複合シートを採用したセンサも使用されているが、自動車やフォークリフト等の座席においては座席が固定されているため、同じ部分へ高い荷重が集中してかかっていた。 また長時間の振動や摩擦によるダメージも加速して加わり、その結果 高い荷重を受ける部分の開口部においてアルミ箔やアルミ膜が摩耗や剥離して接点が導通不良になる問題があった。

上記の問題点を解決する手段として、絶縁スペーサーシ−ト２（以下スペーサー）に、座席に加わる荷重分布をあらかじめ測定して取得し、その結果に基づいて高い荷重のかかる部分においては開口部４が無いかもしくは低い荷重の部分より少なくなるように減少した分布に開口されたもので、合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートを採用する。

座席センサ１を絶縁保護するための表面保護シ−ト７と、リ−ド線５が接続された、荷重変化を導通信号として取り出すための上下一対の電極シ−ト３a、３bと、この中間に複数の開口部４を持ち、荷重により圧縮変形するソフトな感触で柔軟性、の優れたスペーサー２からなり、電極シートを表面保護シート７へ接着あるいは 高周波加熱やニクロム線ヒーターへ電流を流して両シートの溶融する温度まで加熱しながら両シートを金型等で加圧し熱溶着（以下ヒートシール）し、その後冷却して固定する。更に表面保護シート７の外周をスペーサー２や電極シート３a，３ｂが当たらないようにし、更にリード線５を表面保護シート７の外部へ出るようにして一緒にヒートシールにより固定する方法を採用する。

検出面に対して電極の固定部分をセンサ１の上側電極シート３a、下側電極シート３bの外周部分のみを表面保護シート７へ接着固定しその他の部分は自由な状態にした電極シートの固定方法を採用する。

センサ１を保護する表面保護シ−ト７にポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール等の合成樹脂のシートを採用する。

上下の電極シ−ト３a、３bに寸法が表面保護シート７、スペーサー２より小さく、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、等の合成樹脂繊維１２の布状織物で一定の間隔で、この合成樹脂繊維１３の表面へ金属メッキ１４した導電性繊維１１を、電気的に絶縁性の合成樹脂繊維１２と混合して布状に織り込んで導電性を付与した布と、弾力性の優れた ポリエステル合成樹脂フィイルム１０を接着、あるいは粘着固定した柔軟性、弾力性、導電性の優れた複合シートを電極シート３a、３ｂとして、導電部がスペーサー２の開口部４に対向するようにして採用する。

スペーサー２の寸法が上下電極シート３a，３bより大きく表面保護シート７より小さく、開口部４以外は上下電極シート３a、３bが接触することがないようにして配置する。

電極シートへ採用する導電性布の導電繊維１１は金属メッキ１４の金属が、銀でメッキされたものを採用する。
これらの採用により感触がソフトで、柔軟性、耐久性が優れ人体が長時間着座した時の違和感を改善し、着座の有無を検出可能な座席センサ１を提供する。

スペーサーの開口部を、高い荷重のかかる部分においては、開口部が無いかもしくは少なくなるように減少したスペーサーを採用することにより、長時間の振動、摩擦のある条件でも対向する電極にかかる接触摩擦の荷重負担を少なくし、また電極シートには合成樹脂繊維の表面へ金属メッキした導電性繊維を、絶縁性合成樹脂繊維と混合して布状に織り込んで導電性を付与した柔軟性の高い導電性布を採用し、弾力性の優れたポリエステル合成樹脂フイルムを接着、あるいは粘着固定して複合化することにより導電性布のたるみ、復元性を改善し柔軟性や弾力性の優れた電極シートにして、これを採用することにより、振動、摩擦に対する損傷、疲労を軽減し耐久性を向上させ、着座使用時に違和感が少ない座席センサの提供が可能にまたは異形に開口し、かつ着座時に高荷重のかかる部分においては開口部が無いかももしくは低い荷重の部分より少なくなるように減少した分布に開口し、合成樹脂の素繊維を不規則に接合した不織布シートを採用することにより感触がソフトで、柔軟性、耐久性が優れ人体が長時間着座した時の違和感を改善し、着座の有無を検出可能な座席センサの提供が出来る。

スペーサーとして、ポリエステル繊維を素繊維として、これを不規則に接合した不織布シートを ある一定の間隔で円形もしくは少なくなるように減少したスペーサーを採用し、この上下に電極としてポリエステル繊維の表面へ導電性金属をメッキした導電性繊維と、絶縁性繊維を布状に織り込んだ導電性の布とポリエステルフイルムを粘着固定した複合シートを電極として採用し、電気信号を取り出すリ−ド線としてイラックスHF電線を採用しリ−ド線と複合シート電極との電気的接続を圧着端子と真鍮製のハトメを使用して圧着接続固定し、センサ面に対して電極の固定部分をセンサの上側電極外周部分、下側電極の外周部分のみを表面保護シートと粘着固定し、その他の部分は自由な状態にした電極の固定方法を採用し、上下の複合シート電極の外側を絶縁性のあるポリエチレンシートで保護し、外周をヒートシールにより固定された座席センサ。

実施例１
図１において、スペーサー２として、日本バイリーン株式会社製 不織布“Ｕ−１００”を外形 寸法、縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍに裁断し、このシートの縦２３ｍｍ、横１６ｍｍピッチの間隔の交点をΦ１５ｍｍの穴にプレス開口成形し、かつ着座時にお尻の高荷重のかかる部分においては開口部４が無いものを採用した。平面図を 図７に断面図を図８に示す。
スペーサー２の開口部４の分布は、荷重分布の測定に市販の“圧力分布計測システム”ニッタ株式会社製を使用して座席に加わる荷重分布を測定し、その分布の高低をもとにして開口部４の有無、及び開口分布を決定した。測定結果の一例を図１３にカラーの平面分布で示し、荷重は高い順番から赤、橙、黄、緑、青、水色の順で示している。
電極シート３としてポリイミド繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９にカネボウ繊維株式会社製“エックスエイジ”ＡＧ−０２縦２３０ｍｍ、横２３０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１０“ルミラー”の厚さ５０ミクロンを、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付けた複合シートを採用した。
電気信号を取り出すリ−ド線５として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ ３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１２０ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線５の片側末端を、大同端子製造株式会社製の圧着端子８“Ｒ１．２５−５”を取り付け、上記 電極シート３をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ６“ＮＯ．５−Ｂ”をステンレス製の平ワッシャ１６外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シートの穴と圧着端子８の穴に通し、カシメ治具により圧着固定して電気的に接続固定した。この場合電極シート３の導電性布９“エックスエイジ”側に平ワッシャ１６と真鍮ハトメ６のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト７として大倉工業株式会社製“ポリエチレンシート”（縦２７０ｍｍ、横２７０ｍｍ厚さ０．１ｍｍ）を採用した。
上側電極シート３aの左端５ｍｍ幅を上側表面保護シート７a、下側電極シート３bの上端５ｍｍ幅を下側表面保護シート７bへヒートシール機使用して熱溶着して接着固定した。
スペーサー２を上下電極シート３a、３bの中間へ挟み表面保護シート７の外周をヒートシールして固定接着し、更に空気が出入りする開口穴１７、穴径３ｍｍを４カ所設けた座席センサを得た。

上記 実施例１の座席センサ１を半径５０ｍｍのアールで屈曲変形させた場合の耐久試験の結果を表１に示す。
また比較例１として、内部センサの接点にリン青銅薄板を使用した線状スイッチセンサ、厚さ７．０ ｍｍに５００ｇ／ｃｍ^２の垂直方向に荷重を１秒―ON、１秒―OFFの間隔で加えた場合の耐久性試験の結果を表２に示す。

実施例２
スペーサー２として、上記実施例１の日本バイリーン社製の不織布シ−ト“Ｕ−１００”（縦 ２８０ｍｍ、横 ２４０ｍｍ、厚さ ５ｍｍ）このシートの縦２２ｍｍ、横１５ｍｍピッチの間隔の交点をΦ１３ｍｍの穴にプレス開口成形し、かつ高荷重のかかる部分においては開口部が少なくなるようにしたものを採用し、（平面図を 図９、断面図を図１０に示す）電極としてポリエステル繊維の表面へ銀をメッキした導電性繊維とポリエステル繊維を布状に織り込んだ導電性布９として三ッ富士繊維工業株式会社製“銀メッキ繊維布”ＫＲ３０Ｄ０４ＧＲ縦２６０ｍｍ、横 ２２０ｍｍ、厚さ ０．１５ｍｍを採用し、これに東レ株式会社製 ポリエステルフイルム１１“ルミラー”の５０ミクロンを、住友スリーエム株式会社製 スプレーのり“７７”を吹き付けて貼り付けた複合シートを採用した。
電気信号を取り出すリ−ド線５として住友電工株式会社製“イラックスHF電線”ＵＬ−３３０２ ＡＷＧ２２ ( 錫メッキ軟銅線)長さ１００ｍｍ両端を４ｍｍストリップしたものを採用しリード線５の片側末端と上記“銀メッキ繊維布”電極シート３を大同端子製造株式会社製の圧着端子８“Ｒ１．２５−５”を取り付け、上記 電極シート３をポンチにてΦ５の穴を開けて、藤原産業株式会社製の真鍮ハトメ“ＮＯ．５−Ｂ”をステンレス製の平ワッシャ外形Φ１２内径Φ６厚さ０．８ｍｍと電極シートの穴と圧着端子８の穴に通し、カシメ治具によりカシメて圧着固定して電気的に接続固定した。この場合導電シート３の導電性布９側に平ワッシャ１６と真鍮ハトメ６のツバが接触するようにカシメ加工したものを採用した。
センサ表面保護シ−ト７として オカモト株式会社製 スパーフイルム“ノンタックE”縦 ３００ｍｍ、横２６０ｍｍ厚さ０．１５ｍｍのＰＶＣシートを採用した。
上側電極シート３aの右端５ｍｍ幅を上側表面保護シート７a、下側電極シート３bの下端５ｍｍ幅を下側表面保護シート７bへ株式会社スリオンテック社製 両面粘着テープ Ｎｏ．５４８６を使用して接着固定した。
スペーサー２を上下電極シート３a、３bの中間へ挟み表面保護シート７の外周をヒートシール機で熱溶着加工して固定し、更に空気が出入りする開口穴１７、穴径３ｍｍを４カ所設けた座席センサを得た。

上記 実施例２の座席センサ１の柔軟性を比較するため、半径３５０ｍｍから１００ｍｍのアールで変形させた場合の変形半径−電気導通の変化デ−タを表３に示す。
また比較例２として、座席センサの外形寸法、接点部分の寸法、配列も同じで、電極兼 表面保護シ−トに厚さ５０ミクロンのポリエステルフイルムを使用したフイルム状メンブレンスイッチセンサ、厚さ０．５ｍｍとの変形半径−電気導通の変化デ−タも表３に示す。

本発明の実施例１における平面図である。 同実施例１のＡ−Ａ断面図である。 同実施例１，実施例２，の電極である。 同実施例１，実施例２，の電極の拡大図である。 同実施例１，実施例２，の電極の側面図である。 同実施例１，実施例２，の電極の金属メッキ導電性繊維の模式図である。 同実施例１のスペーサーシートの平面図である。 同実施例１のスペーサーシートのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例２におけるスペーサーシートの平面図である。 本発明の実施例２におけるスペーサーシートのＣ−Ｃ断面図である。 本発明の比較例におけるスペーサーシートの平面図である。 本発明の比較例におけるスペーサーシートのＣ−Ｃ断面図である。 人がイスに着座した時の荷重分布を測定した分布図である。

符号の説明

１ 座席センサ
２ スペーサーシート
３ 電極シート
３a 上側電極シート
３b 下側電極シート
４ スペーサーシートの開口部
５ リード線
６ ハトメ
７ 表面保護シート
８ 圧着端子
９ 導電性布
１０ ＰＥＴフイルム
１１ 合成樹脂繊維
１２ 金属メッキ導電性繊維
１３ 合成樹脂繊維の素繊維
１４ 金属メッキ膜
１５ 圧力荷重分布の等圧線（赤点線―高荷重、黄色点線―中荷重、青点線―低荷重）
１６ 平ワッシャ
１７ 空気出入り開口穴

Claims (3)

1. センサを絶縁保護するための表面保護シ−トと、リ−ド線を接続した電気信号を取り出すための一対の対向電極シ−トと、電極シートの導電側の中間に開口部を有し、荷重の変化で厚さが変化する絶縁スペーサーからなり、あらかじめ絶縁スペーサーと電極シートを表面保護シートへ粘着あるいは熱溶着して固定し、更に表面保護シートの外周を絶縁スペーサーや電極シートが当たらないようにし、更にリード線を表面保護シートの外部へ出るようにして一緒に熱溶着または接着剤で接着固定し、空気が出入りする開口穴を設けたことを特徴とする座席センサ。
2. 絶縁スペーサーが合成樹脂繊維を素繊維としてこれを不規則に接合あるいは接着した不織布で、円形ないし異形の開口部を持ち かつ高荷重のかかる部分においては開口部が無いかもしくは低荷重の部分より少なく減少していることを特徴とする請求項１に記載の座席センサ。
3. 対向する電極シ−トが表面保護シートより小さく、繊維へ金属メッキした導電性繊維を、絶縁性繊維と混合して布状に織り込んだもので導電性を有し、かつ片面を合成樹脂フイルムと粘着あるいは熱溶着した複合シートであることを特徴とする請求項１に記載の座席センサ。