JP2016085193A

JP2016085193A - 感圧センサ及び接触圧計測装置

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Publication number: JP2016085193A
Application number: JP2014220104A
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Inventors: 菊田　俊成; Toshinari Kikuta; 俊成菊田
Original assignee: MARUSAN NAME KK
Current assignee: MARUSAN NAME KK
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP6453036B2

Abstract

【課題】接触圧を高精度に計測することができる感圧センサ及び接触圧計測装置を提供する。
【解決手段】感圧センサ１は、柔軟性を有する絶縁性の基板１２に、導電性を有する電極層１３Ａ、１３Ｂが形成された第１のセンサ構成体１１と、この第１のセンサ構成体１１と分離され、柔軟性を有する絶縁性の基板２２に、抵抗体層２４が形成された第２のセンサ構成体２１とを有している。前記第１のセンサ構成体１１と前記第２のセンサ構成体２１との間に加わる荷重（接触圧）の変化による接触面積の変化に応じた抵抗値変化を検出する。この抵抗値変化から前記第１のセンサ構成体１１と第２のセンサ構成体２１との間に加わる荷重（接触圧）を計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被当接体と当接体の間に加わる荷重（接触圧）を検出するのに用いられる感圧センサ及び接触圧計測装置に関し、例えば、ドアーに設けられたウエザーストリップの車体に対する接触圧を検出するのに用いられる感圧センサ及び接触圧計測装置に関する。

被当接体に対して当接体を当接させた場合の接触圧（密着度）を計測するために、感圧センサが用いられる。
例えば、特許文献１には、ドアガラスと、前記ドアガラスの昇降を案内するチャンネルとの間の接触圧を検出するための感圧センサとして、容量変化型のセンサが示されている。

図１１に示すように、このセンサ５０は、上下に配置された導電性ストリップ（電極）５１を有している。この導電性ストリップ（電極）５１の表面は樹脂コーティング（図示せず）により被覆され、前記導電性ストリップ５１の間に可撓性材料５２を介装することで、所定のギャップＤを形成し、キャパシタを構成している。
前記センサ５０はいわゆる容量変化型のセンサであって、前記センサ５０の表面に加わる圧力Ｐに応答して、変形することによる（ギャップＤの変化することによる）容量の変化を検出し、この容量変化から圧力（接触圧）を求めるものである。

しかしながら、この特許文献１に示された容量変化型のセンサ５０の場合、上下に配置された導電性ストリップ（電極）５１の間に、ギャップＤが形成され、ギャップＤの変化を検出する必要がある。
そのため、このセンサ５０は、被当接体に当接体が圧接するような大きな接触圧（ギャップＤが消失するような接触圧）を計測するセンサとしては適さないという問題があった。

この問題を解決するセンサとして、本願出願人が先に提案した感圧センサ６０がある。この感圧センサ６０は、電極層と抵抗体層との接触面積が変化することによる抵抗値の変化に基づいて荷重の大きさを検出するセンサである。

この感圧センサ６０は、図１２に示すように、第１の基板６１と、第２の基板６２と、第１の基板６１及び第２の基板６２が所定の間隔を隔てて対向するように両基板の周縁部に接合されたスペーサ６３とを有して一体化されている。
前記第１の基板６１には電極層６４が形成され、この電極層６４と対向するように第２の基板６２には抵抗体層６５が形成されている。

この感圧センサ６０はいわゆる抵抗値変化型のセンサであって、感圧センサ６０の表面に加わる圧力Ｐに応答して変形し、電極層６４と抵抗体層６５の接触面積が変化し、抵抗値の変化が生じる。この感圧センサ６０は、この抵抗値の変化から圧力（接触圧）を求めるものである。

特許第４９９４１９５号公報特許第４５２８８７８号公報

上記したように、特許文献２に示された感圧センサにあっては、電極層と抵抗体層との接触度合いによって、抵抗値が変化するため、被当接体に当接体が圧接するような接触圧を計測するセンサとして用いることができる。

この感圧センサ６０を用いて、被当接体としての車体７０と、当接体としてのドア７１との間において、ドア７１を閉めたときの荷重（接触圧）を計測する場合について、図１３及び図１４に基づいて説明する。具体的には、車体７０とドア７１の周縁に設けられたウエザーストリップ７２との間の荷重（接触圧）を計測する場合について説明する。

まず、感圧センサ６０を車体７０側に粘着剤等を用いて貼着する。そして、ドア７１を閉めることにより、ウエザーストリップ７２が車体７０側、即ち感圧センサ６０に当接し、この当接荷重(接触圧)が感圧センサ６０に加わる。この荷重によって、第２の基板６２が変形し、電極層６４と抵抗体層６５との接触面積が変化し、抵抗値の変化を検出する。そして、前記抵抗値から作用している荷重（接触圧）の大きさを求める。

ところで、前記ウエザーストリップ７２は、一般的に柔軟性を有するゴム材料等によって押し出し成形で複雑化した非平面形状に作られている。
このため、ウエザーストリップ７２の形状が不安定であり、しかもウエザーストリップ７２の変形状態が予想し難く、ウエザーストリップ７２が感圧センサ６０の中心部に当接し難いという問題がある。また、第１の基板６１及び第２の基板６２は、スペーサ６３を介して接合されている。
その結果、第２の基板６２に加わった（ウエザーストリップ７２による）荷重によって、第２の基板６２が第１の基板６１に対して適正に変形し難く、高精度の計測を行うことができない虞があった。

即ち、感圧センサを被当接体に設け、当接体を当接させた場合の接触圧を計測する場合、特に、被当接体、当接体の当接面の形状が曲面形状等の非平面形状であったり、当接面が柔軟性を有して形状が不安定な場合、感圧センサの中心部に当接体が当接しにくく、計測の精度が低下するという技術的課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、被当接体、当接体の当接面の形状が曲面形状等の非平面形状であったり、当接面が柔軟性を有して形状が不安定な場合等においても、接触圧を高精度に計測することができる感圧センサ及び接触圧計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかる感圧センサは、絶縁性の基板に、導電性を有する電極層が形成された第１のセンサ構成体と、前記第１のセンサ構成体と分離された、絶縁性の基板に、抵抗体層が形成された第２のセンサ構成体とを有し、前記第１のセンサ構成体の基板あるいは前記第２のセンサ構成体の基板の少なくともいずれか一方の基板が柔軟性を有し、かつ前記第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間に加わる荷重の変化によって、前記抵抗層と電極層の接触面積が変化し、前記接触面積に応じた抵抗値を検出することを特徴としている。

このように、本発明にかかる感圧センサは、導電性を有する電極層が形成された第１のセンサ構成体と、抵抗体層が形成された第２のセンサ構成体とを、分離して形成し、第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間の接触面積の変化に応じて抵抗値変化を検出するように構成されている。また、第１のセンサ構成体の基板あるいは前記第２のセンサ構成体の基板の少なくともいずれか一方の基板が柔軟性を有している。
即ち、第１のセンサ構成体と第２のセンサ構成体との間には、従来の感圧センサのようにスペーサが設けられておらず、しかも分離して形成され。更に被当接体、当接体の当接面の形状の変化に追従して、第１のセンサ構成体、第２のセンサ構成体が変形する。

その結果、被当接体、当接体の当接面の形状が曲面形状等の非平面形状であったり、当接面が柔軟性を有して形状が不安定な場合等においても、接触圧を高精度に計測することができる。

ここで、前記第２のセンサ構成体は、基板の表面に、非導電性粒子を含有した絶縁性を有する樹脂によって凹凸層が形成され、この凹凸層にカーボン粉末を含んだ抵抗体層が積層されていることが望ましい。
このように、第２のセンサ構成体の基板の表面に、非導電性粒子を含有した絶縁性を有する樹脂によって凹凸層が形成され、この凹凸層に前記抵抗体層が積層されているため、被当接体と当接体との荷重状態変化（接触圧の変化）をより広範囲に計測することができる。

また、前記第１のセンサ構成体における電極層は、銀又はカーボン材料によって形成されていることが望ましい。
このように、カーボン材料で電極層を形成する場合には安価に形成することができ、一方、銀（Ａｇ）で形成する場合には、カーボン材料で電極層を形成する場合に比べて、より電位を安定させることができる。

また、前記第２のセンサ構成体の基板には、複数に分割された抵抗体層が形成されていることが望ましい。
このように、前記第２のセンサ構成体の基板に、複数に分割された抵抗体層が形成されているため、分割された抵抗体層毎に抵抗値、即ち接触圧を計測することができる。更に言えば、被当接体と当接体との接触状態変化（接触圧の変化）を、より小さな領域毎に計測することができる。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかる接触圧計測装置は、上記感圧センサが対向する被当接体及び当接体における相互の当接面に設けられた接触圧計測装置であって、前記当接面の一方に前記第１のセンサ構成体が設けられ、前記当接面の他方に前記第２のセンサ構成体が設けられ、前記第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間に加わる荷重の変化によって、前記抵抗層と電極層の接触面積が変化し、前記接触面積に応じて抵抗値を検出することで、前記第１のセンサ構成体と第２のセンサ構成体との間に加わる接触圧を検出することを特徴としている。

このように、当接面の一方に前記第１のセンサ構成体が設けられ、前記当接面の他方に前記第２のセンサ構成体が設けられ、前記第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間に加わる荷重の変化によって、前記抵抗層と電極層の接触面積が変化し、前記接触面積に応じて抵抗値を検出することで、前記第１のセンサ構成体と第２のセンサ構成体との間に加わる接触圧を検出する。
そのため、被当接体、当接体の当接面の形状が曲面形状等の非平面形状であったり、当接面が柔軟性を有して形状が不安定な場合等においても、接触圧を高精度に計測することができる。

ここで、前記第１のセンサ構成体及び第２のセンサ構成体の少なくとも一方のセンサ構成体は、当接面の形状に沿って変形して設けられていることが望ましい。
このように、第１のセンサ構成体と第２のセンサ構成体の少なくとも一方のセンサ構成体は、柔軟性を有する絶縁性の基板を有し、当接面の形状に沿って変形して設けられるため、接触圧の変化をより高精度に計測することができる。

また、前記相互の当接面は、一方が車両の車体であり、他方が車両のドアに設けられたウエザーストリップであることが望ましい。
尚、被当接体及び当接体は、車両の車体及びドア（ウエザーストリップ）である場合に好適であるが、この被当接体及び当接体がこれらの物に限定されるものではない。

本発明によれば、接触圧を高精度に計測することができる感圧センサ及び接触圧計測装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る感圧センサを示す断面図である。同感圧センサの要部を拡大して示す断面図である。同感圧センサに荷重が作用した場合の状態を示す要部拡大断面図である。図３に示す状態から、さらに感圧センサに荷重が作用した場合の状態を示す要部拡大断面図である。同感圧センサにおいて、荷重変化に対する抵抗値の変化を測定した結果を示すグラフである。図１４に相当する断面図である。本発明の実施形態に係る接触圧計測装置において、被当接体及び当接体に感圧センサが貼着された状態の感圧センサの形状を示す斜視図であり、（ａ）は第１のセンサ構成体、（ｂ）は第２のセンサ構成体の斜視図である。同接触圧計測装置による荷重検出過程を示す説明図である。感圧センサを車両のドアの複数箇所に配設した状態を示す模式的平面図である。感圧センサの変形例を示す断面図である。従来の一のセンサを示す断面図である。従来の他のセンサを示す断面図である。車両を示す概略の側面図である。図１２中、Ａ−Ａ線に沿って示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る感圧センサ及び接触圧計測装置について図１乃至図８を参照して説明する。尚、図１は、感圧センサを示す断面図であり、図２は、感圧センサの要部を拡大して示す断面図である。図３は、感圧センサに荷重が作用した場合の状態を示す要部拡大断面図であり、図４は、図３に示す状態から、さらに感圧センサに荷重が作用した場合の状態を示す要部拡大断面図である。図５は、感圧センサにおいて、荷重変化に対する抵抗値の変化を測定した結果を示している。なお、各図では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している場合がある。

図１及び図２に示すように、感圧センサ１は、第１のセンサ構成体１１と第２のセンサ構成体２１とを備えている。この第１のセンサ構成体１１と第２のセンサ構成体２１とは、分離され、別体に構成されている。
感圧センサ１は、後述する第１のセンサ構成体１１に形成された電極層１３（１３Ａ、１３Ｂ）と第２のセンサ構成体２１に形成された抵抗体層２４とが接触して、その接触面積が変化することによる抵抗値の変化に基づいて荷重の大きさを検出するセンサである。

第１のセンサ構成体１１は、基板１２と、この基板１２に形成された導電性を有する一対の電極層１３Ａ、１３Ｂ（櫛形電極）とを備えている。
基板１２は、柔軟性を有する絶縁材料によってシート状に形成されている。基板１２には、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂，ポリエチレンナフタレート樹脂，ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性を有する合成樹脂のシートを用いることができる。

また、第１の基板１２の厚さは特に限定されないが、被当接体あるいは当接体に取り付けた際、第１の基板１２が当接面の形状に沿って変形する厚さであることが望ましい。具体的には、厚さｔ_１は、２５μｍ〜２５０μｍ程度であることが望ましい。
また、前記一対の電極層１３Ａ、１３Ｂは銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）により構成され、膜厚ｔ_５は、５μｍ〜４０μｍに形成されている。電極層１３Ａ、１３Ｂを銀（Ａｇ）で形成する場合には、電位を安定させることができる。
更に、電極層１３Ａ、１３Ｂは、カーボン材料によって形成してもよい。具体的には、カーボンペーストを用いて印刷形成してカーボン層を形成することができる。

第２のセンサ構成体２１は、第２の基板２２と、この第２の基板２２に形成された凹凸層２３及び抵抗体層２４とを有している。
第２の基板２２は、柔軟性を有する絶縁材料によってシート状に形成されている。第２の基板２２は、ポリエチレンテレフタレート樹脂，ポリエチレンナフタレート樹脂，ポリイミド樹脂等の絶縁性を有する合成樹脂のシートによって形成される。
また、第２の基板２２の厚さは特に限定されないが、被当接体あるいは当接体に取り付けた際、第２の基板２２が当接面の形状に沿って変形する厚さであることが望ましい。具体的には、第２の基板２２の厚さｔ_２が２５μｍ〜２５０μｍの合成樹脂シートが用いられる。

この第２の基板２２の表面に、絶縁性を有する樹脂に非導電性粒子２３ａを含有した凹凸層２３が形成される。
ここでは、非導電性粒子２３ａとして二酸化ケイ素粒子を例にとって、図２に基づいて説明する。なお、非導電性粒子としては、前記二酸化ケイ素粒子に限定されるものではなく、アルミナ粒子等のセラミックス粒子、またウレタンビーズ等の合成樹脂粒子を好適に用いることができる。

前記凹凸層２３は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の絶縁性を有する樹脂に、粒径Ｄ３０μｍ〜１００μｍの二酸化ケイ素粒子２３ａを１重量％〜２０重量％含有されている。
そして、二酸化ケイ素の粒子２３ａ間における凹凸層２３の厚さｔ_３は、１０μｍ〜３０μｍに形成されている。すなわち、二酸化ケイ素の粒子２３ａ間における凹凸層２３の厚さｔ_３は二酸化ケイ素の粒径Ｄよりも小さく形成され、この二酸化ケイ素粒子２３ａによって凹凸層２３（凹凸層２３の凸部）が形成される。

なお、非導電性粒子２３ａを含有した凹凸層２３を形成する際、前記非導電性粒子２３ａ上に前記絶縁性を有する樹脂の膜が形成されなくてもよいが、樹脂膜が形成されているのが好ましい。
前記非導電性粒子２３ａの外形に突起等が存在する場合がある。そのため、前記非導電性粒子２３ａ上に樹脂膜が形成されていない場合には、前記突起によって樹脂膜（凹凸層２３）の上面に形成される抵抗体層２４に破損が生じ、非導電性粒子２３ａが露出する虞があるためである。すなわち、前記非導電性粒子２３ａ上に、抵抗体層２４を形成することができない虞が生じるためである。

このような凹凸層２３の表面に抵抗体層２４が積層されて形成されている。
前記抵抗体層２４は、シリコン樹脂１重量％〜５重量％と、カーボン粉末が１重量％〜１０重量％とを、少なくとも含有したフェノール樹脂から形成されるとともに、前記抵抗体層２４の膜厚ｔ_４が５μｍ〜２０μｍに形成されている。

前記抵抗体層２４にシリコン樹脂が１重量％〜５重量％含有されているため、荷重が加えられた際、二酸化ケイ素粒子２３ａ間の抵抗体層２４が容易に変形し、電極層１３Ａ、１３Ｂと徐々に接触させることができる。
また、カーボン粉末が１重量％未満の場合には抵抗値が大きくなり過ぎ、１０重量％を超える場合には、抵抗値が小さくなり過ぎ好ましくない。抵抗値が数キロオーム〜数十キロオームの範囲内に入るようにカーボン量が設定され、一般的には、カーボン粉末が１重量％〜１０重量％含有されているのが望ましい。

前記抵抗体層２４の膜厚は、二酸化ケイ素粒子２３ａの粒径及び凹凸層２３の厚さから設定される。さらに、抵抗体層２４の膜厚が小さくなれば抵抗値が大きくなり、一方、抵抗体層２４の膜厚が大きくなれば抵抗値が小さくなる。したがって、前記抵抗体層２４の膜厚はカーボン粉末の含有量を加味し、抵抗値が数キロオーム〜数十キロオームの範囲内に入るように設定される。

また、前記二酸化ケイ素粒子２３ａ間における凹凸層２３及び抵抗体層２４の厚さｔ_３、ｔ_４の総和が、凹凸層２３に含有される二酸化ケイ素の粒径Ｄよりも小さく設定されている。
前記凹凸層２３の厚さｔ_３と抵抗体層２４の厚さｔ_４との総和が、含有される二酸化ケイ素の粒径Ｄ以上の場合には、図３に示す空間部Ｓ（非接触領域）が形成されず、荷重を加えた際、抵抗体層２４全体が電極層１３に接するため好ましくない。

具体的には、粒径Ｄが３０μｍ〜１００μｍの二酸化ケイ素粒子２３ａが含有されており、凹凸層２３の膜厚ｔ_３が１０μｍ〜３０μｍに形成され、また、抵抗体層２４の膜厚ｔ_４が５μｍ〜２０μｍに形成されているため、図２に示す初期状態から、図３に示すように荷重Ｐが作用すると、まず最初に二酸化ケイ素粒子２３ａ部分の抵抗体層２４が電極層１３Ａ、１３Ｂに接触する。なお、図３においてＸは接触領域、Ｓは空間部（非接触領域）である。

このとき、加わる荷重Ｐの増加に比例して、二酸化ケイ素粒子２３ａ部分（凸部）の抵抗体層２４が電極層１３Ａ、１３Ｂに接触することによって、一対の電極層１３Ａ、１３Ｂ（櫛形電極）と抵抗体層２４との接触面積が増加する。その結果、小さな荷重変化であっても抵抗値は大きく変化する。
そしてさらに、所定の大きさ以上の荷重Ｐが加えられると、図４に示すように二酸化ケイ素粒子２３ａ間の抵抗体層２４が電極層１３Ａ、１３Ｂと徐々に接触し、接触領域Ｘがさらに拡大する。

このとき、二酸化ケイ素粒子２３ａ部分の抵抗体層２４が既に一対の電極層１３Ａ、１３Ｂと接触しているため、荷重変化に対する抵抗値の変化は小さいが、二酸化ケイ素粒子２３ａ間の抵抗体層２４を電極層１３Ａ、１３Ｂに徐々に接触させることにより、荷重変化率に対する抵抗値の変化率（ΔＲ／ΔＰ）をより大きくすることができ、大きな荷重（接触圧）まで検出でき、広範な荷重（接触圧）検出範囲を得ることができる。

また、図１に示すように、第１のセンサ構成体１１は、リード線１４を介してデータ処理装置１５に接続され、データ処理装置１５は、検出された抵抗値を荷重に変換し、その結果を表示するようになっている。
このような感圧センサ１において、荷重変化に対する抵抗値の変化を測定した結果を図５に示す。図５から分るように、感圧センサ１は、荷重（接触圧）が小さな荷重領域にあっては、荷重（接触圧）に対する抵抗値が大きく、しかも比較的抵抗値は滑らかに変化する。
また、荷重（接触圧）が大きな荷重領域にあっては、荷重変化率に対する抵抗値の変化率（ΔＲ／ΔＰ）が徐々に小さくなるものの、比較的抵抗値の変化率は大きく、しかも荷重検出領域を広範になすことができる。

以上のように本実施形態の感圧センサ１によれば、感圧センサ１は、第１のセンサ構成体１１と第２のセンサ構成体２１とに分離しているので、第１のセンサ構成体１１又は第２のセンサ構成体２１に加わった荷重（接触圧を直接的に検出しやすく、計測の精度が向上する。

また、必ずしも第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１が柔軟性を有している必要はなく、前記第１のセンサ構成体１１の基板１２あるいは前記第２のセンサ構成体１２の基板２２の少なくともいずれか一方の基板が柔軟性を有していれば良い。
即ち、センサ構成体が取り付けられる当接面が平面であり、かつ変形しない場合には、柔軟性を有しないセンサ構成体を用いることがきる。一方、センサ構成体が取り付けられる当接面が曲面、あるいは変形する場合には、柔軟性を有するセンサ構成体を用いる必要がある。

また、第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１の夫々が、柔軟性を有している場合には、例えば、第１のセンサ構成体１１を被当接体に貼着し、第２のセンサ構成体２１を当接体に貼着する際、これら第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１を被当接体又は当接体の形状に沿って貼着し配設することができる。
したがって、この第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１が柔軟性を有している構成によって、当接体と被当接体の接触圧を、より高精度に計測することができる。

次に、図６乃至図８を参照して上記感圧センサ１を適用した接触圧計測装置３０について説明する。図６は、図１４に相当する断面図であり、図７は、感圧センサにおいて、被当接体及び当接体に貼着された状態の形状を示す斜視図であり、（ａ）は第１のセンサ構成体を示し、（ｂ）は第２のセンサ構成体を示している。また、図８は、感圧センサによる荷重（接触圧）検出過程を示す説明図である。

図６において、周知のように車両のドア７１は、車体７０側にドアヒンジによって開閉可能に連結されている。また、ドア７１の周縁には、シール部材であるウエザーストリップ７２が取り付けられている。
したがって、ドア７１を閉めたときに、ウエザーストリップ７２が車体７１側に弾接し、雨水やすきま風が車内に侵入してくるのを防いでシールするように構成されている。

このウエザーストリップ７２は、ゴム材料等によって形成されており、中空状の本体部７２ａと取付基部７２ｂとを有している。本体部７２ａは、柔軟性を有し弾性変形可能となっている。また、取付基部７２ｂは、ドア７２に取付けられ、ウエザーストリップ７２がドア７１の周縁に固定されるようになっている。

このような被当接体としての車両の車体７０側と、当接体としての車両のドア７１との間に感圧センサ１が配設される。
この感圧センサ１によって、ドア７１を閉めたときのシール性能を計測する。即ち、ドア７１を閉めたときに、車体７０側に加わる荷重（ウエザーストリップ７２に加わる荷重）を計測する。この計測する荷重としては、ドア７１を閉めたときの初期荷重、その反動の荷重、ドア７１を完全に閉めたときの荷重等、種々の状態の荷重を計測することができる。

詳しくは、第１のセンサ構成体１１が車体７０側におけるドア７１との対向部位（当接面）に粘着剤等を用いて貼着され、第２のセンサ構成体２１がドア７１側の当接面であるウエザーストリップ７２に貼着されて配設される。
つまり、第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１は、対向する車体７０（被当接体）及びドア７１（当接体）における相互の当接面に配設されるようになっている。
この場合、第１のセンサ構成体１１の電極層１３Ａ、１３Ｂと第２のセンサ構成体２１の抵抗体層２４とが対向して配置される。
また、第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１は、それぞれ車体７及びウエザーストリップ９の形状、すなわち、非平面形状である略曲面形状に沿って貼着される。具体的には、図７に示すように第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１は柔軟性を有しているので、車体７０及びウエザーストリップ７１の形状に沿った形状に曲げられて貼着される。

なお、予め第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１の初期形状を車体７０及びウエザーストリップ７２の形状に沿った形状に成形するようにしてもよい。
このような成形を施すことにより第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１の車体７０及びウエザーストリップ７２への密着性を容易に高めることが可能となる。

次に、図８を参照して感圧センサ１による荷重（接触圧）検出過程を説明する。尚、図８（ａ）は、ドア７１が開いている状態を示し、（ｂ）は、ドア７１を閉方向に操作し、第２のセンサ構成体２１が第１のセンサ構成体１１に接触する初期状態を示し、（ｃ）は、ドア７１を閉めた状態を示している。

図８（ｃ）に示すようにドア７１を閉めた状態では、ウエザーストリップ７２が車体７０側の当接面に所定の荷重が加わった状態で当接している。
この場合、ウエザーストリップ７２は弾性変形して車体７０側の当接面に弾接し、第２のセンサ構成体２１についても、ウエザーストリップ７２の弾性変形に追随して変形する。

したがって、第２のセンサ構成体２１の抵抗体層２４が第１のセンサ構成体１１の電極層１３Ａ、１３Ｂに所定の荷重を伴って接触する。
この接触したときの荷重（接触圧）の変化による抵抗体層２４と電極層１３Ａ、１３Ｂとの接触面積の変化に応じて抵抗値変化を検出する。
この検出出力はデータ処理装置１５（図１参照）において、第１のセンサ構成体１１と第２のセンサ構成体２１との間に加わる荷重（接触圧）に変換され、前記データ処理装置１５に表示される。

以上のように本実施形態の接触圧計測装置３０によれば、前述の感圧センサ１が有する効果に加え、第１のセンサ構成体１１及び第２のセンサ構成体２１を被当接体又は当接体の当接面の形状に沿って配設することができ、しかも、当接面の変形に追随して変形させることができるので、精度高く相互の当接面における密着部位の接触圧計測を行うことが可能となる。
したがって、このような接触圧計測装置３０を用いることにより、ウエザーストリップ７２のシール性能を向上するために、計測結果を設計や製造において効果的にフィードバックさせることができ、信頼性の高いウエザーストリップ７２を得ることができる。

なお、図９に示すように、本実施形態の感圧センサ１を車両のドア７１の複数箇所に配設し、同時に接触圧計測を行うようにしてもよい。図９は、ドア７１の車内側を模式的に示しており、具体的には、ドア７１のウエザーストリップ７２の複数箇所に第２のセンサ構成体２１を配設した状態を示している。
このような構成によれば、複数箇所においてウエザーストリップ７２の密着（荷重）状況を計測することができる。

また、図１０に示すように、ウエザーストリップ９に貼着される第２のセンサ構成体２１において、１枚の基板２２に抵抗体層２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）を分割して複数個にブロック化して形成するようにしてもよい。
このような構成により、抵抗体層２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対応する複数部位における荷重の検出が可能となる。例えば、接触する部位、接触しない部位及び接触する部位に加わる荷重（接触圧）を検出することができる。
加えて、勿論、第１のセンサ構成体１１の電極層１３Ａ、１３Ｂ側を分割して複数個にブロック化して形成するようにしてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
例えば、被当接体及び当接体は、車両の本体及びドアとの関係に限らず、所定の空間の部屋とドア、箱状体と蓋との関係であってもよい。
また、感圧センサは、車両の各所に配設することが可能であり、衝突時の車体の変形箇所や衝撃の強さを把握するため、車体とバンパーに配設することができる。さらに、車両の振動による車体の強度的な影響、振動による各部品の接触状態や変形状態を検知するため感圧センサを各所に配設することも可能である。

１感圧センサ
１１第１のセンサ構成体
１２第１のセンサ構成体の基板
１３Ａ、１３Ｂ電極層
１４リード線
１５データ処理装置
２１第２のセンサ構成体
２２第２のセンサ構成体の基板
２３凹凸層
２４抵抗体層
７０車体（被当接体）
７１ドア（当接体）
７２ウエザーストリップ

Claims

絶縁性の基板に、導電性を有する電極層が形成された第１のセンサ構成体と、
前記第１のセンサ構成体と分離された、絶縁性の基板に、抵抗体層が形成された第２のセンサ構成体とを有し、
前記第１のセンサ構成体の基板あるいは前記第２のセンサ構成体の基板の少なくともいずれか一方の基板が柔軟性を有し、
かつ前記第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間に加わる荷重の変化によって、前記抵抗層と電極層の接触面積が変化し、前記接触面積に応じた抵抗値を検出することを特徴とする感圧センサ。
前記第２のセンサ構成体は、基板の表面に、非導電性粒子を含有した絶縁性を有する樹脂によって凹凸層が形成され、この凹凸層にカーボン粉末を含んだ抵抗体層が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の感圧センサ。
前記第１のセンサ構成体における電極層は、銀又はカーボン材料によって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の感圧センサ。
前記第２のセンサ構成体の基板には、複数に分割された抵抗体層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の感圧センサ。
前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の感圧センサが対向する被当接体及び当接体における相互の当接面に設けられた接触圧計測装置であって、
前記当接面の一方に前記第１のセンサ構成体が設けられ、前記当接面の他方に前記第２のセンサ構成体が設けられ、
前記第１のセンサ構成体と前記第２のセンサ構成体との間に加わる荷重の変化によって、前記抵抗層と電極層の接触面積が変化し、
前記接触面積に応じて抵抗値を検出することで、前記第１のセンサ構成体と第２のセンサ構成体との間に加わる接触圧を検出することを特徴とすることを特徴とする接触圧計測装置。
前記第１のセンサ構成体及び第２のセンサ構成体の少なくとも一方のセンサ構成体は、当接面の形状に沿って変形して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の接触圧計測装置。
前記相互の当接面は、一方が車両の車体であり、他方が車両のドアに設けられたウエザーストリップであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の接触圧計測装置。