JP2017187362A - 荷重検知センサ及びシート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサを提供する。【解決手段】 荷重検知センサ５は、基板５１と、基板５１の一方の面Ｆ１に設けられる第１電極５２と、基板５１の一方の面Ｆ１に設けられ第１電極５２を囲む介在層５７と、を有する第１電極シート５０と、開口７１が形成され第１電極シート５０上に配置されるスペーサ７０と、スペーサ７０上に配置され開口７１を介して第１電極５２と対向する第２電極６２を有する第２電極シート６０と、を備え、第１電極シート５０は、介在層５７の一部が第１電極５２側からスリット状に非形成とされた通路５８を有し、開口７１内の空間と外部の空間とが通路５８を介して空間的に接続されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、荷重検知センサ及びシート装置に関し、荷重を適切に検出する場合に好適なものである。

車両における安全システムの一つとして、乗車時にシートベルトが非着用であることを警告するアラームシステムが実用化されている。このアラームシステムでは、人の着座が感知されている状態でシートベルトの着用が非感知となる場合に、警告が発せられる。この人の着座を感知する装置として、着座による荷重を検知する荷重検知装置が用いられる場合がある。

荷重検知装置として、開口が形成されたスペーサが一対の樹脂製のフィルム間に配置され、それぞれのフィルム上に形成された電極が、スペーサの開口内において互いに所定の間隔をあけて対向する構成の荷重検知センサが用いられたものが知られている。このような荷重検知センサでは、一対の電極が適切に接触し精度よく荷重を検知するために、荷重検知センサが押圧されたときにスペーサの開口内の空気を排出する必要がある。

下記特許文献１には、一対の樹脂製のフィルム間に挟まれたスペーサに、開口と、開口をスペーサの外部と空間的に接続するスリットとが形成された荷重検知センサが記載されている。この荷重検知センサでは、荷重検知センサが押圧されたときに、スペーサの開口内の空気をスリットを介して外部に排出することができる。

特許第０５３２４５４８号公報

しかし、上記のようなスリットがスペーサに形成されている場合、荷重検知センサの製造時において電極を有するフィルムとスペーサとを重ねあわせるときにスペーサに形成された開口の形状が変形する可能性がある。これは、スリットにより開口の周縁が閉じていないため、スリットの幅が変化することにより、開口の変形が生じ易いためである。このため、スペーサに形成された開口の形状や面積が、ばらつく可能性があった。このようなスペーサの開口の形状や面積のばらつきは、荷重検知センサのオン荷重に影響を与える。そのため、荷重検知センサのオン荷重についてもばらつきが生じる可能性があった。
そこで、本発明は、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサ及びシート装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の荷重検知センサは、基板と、前記基板の一方の面に設けられる第１電極と、前記基板の一方の面に設けられ前記第１電極を囲む介在層と、を有する第１電極シートと、開口が形成され前記第１電極シート上に配置されるスペーサと、前記スペーサ上に配置され前記開口を介して前記第１電極と対向する第２電極を有する第２電極シートと、を備え、前記第１電極シートは、前記介在層の一部が前記第１電極側からスリット状に非形成とされた通路を有し、前記開口内の空間と外部の空間とが前記通路を介して空間的に接続されていることを特徴とするものである。

この荷重検知センサでは、第１電極シートに形成された通路により、荷重検知センサが押圧されたときに、スペーサの開口内の空気を外部に排気することが可能である。従って、スペーサに上記のようなスリットを形成しなくともよい。このため、スペーサに形成された開口の形状や面積がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサのオン荷重のばらつきを抑制することができる。

また、前記介在層は前記第１電極と非導通とされる導電層とされ、前記通路内に前記介在層と非導通であって前記第１電極と電気的に接続される配線層が形成されていることが好ましい。

介在層が導電層である場合において、配線層を第１電極に接続する場合、配線層と介在層とを非導通とするために、配線層と介在層との間に隙間を形成する必要がある。この場合、この間隔に荷重が逃げるおそれがあり、荷重が電極に伝わりにくくなってしまう可能性がある。そこで、上記のように配線層が通路内に形成されることにより、配線層と介在層との間と通路とを兼ねることができ、介在層が非形成となる面積を抑制することができる。

また、前記介在層は前記基板の縁まで形成されており、前記通路は前記縁まで形成されていることが好ましい。

通路が基板の縁まで形成されることで、空気を排気する排気口が第１電極シートの側面に形成されることになる。ところで、排気口からは、塵埃が侵入する可能性がある。その塵埃が通路を通って開口内に達すると、第１電極と第２電極との接触不良を起こす可能性がある。そのため、排気口は開口から離れた位置に形成されることが、塵埃が仮に排気口から通路内に侵入した場合でも開口にまで達することを抑制することができる。従って、基板の縁まで通路が形成されることで通路長を長くすることができ、塵埃の新入に起因する第１電極と第２電極との接触不良を抑制することができる。

また、前記基板には前記通路と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されていることが好ましい。

荷重検知センサが用いられる着座センサ等の電子機器では、基板を下側にして配置されること多い。この場合貫通孔は荷重検知センサにおける下側を向いて開口することとなる。従って、貫通孔への塵埃の侵入を抑制することができる。

また、前記スペーサには粘着剤が塗布されており、前記通路に前記粘着剤が露出していることが好ましい。

上記のように排気口から通路内に塵埃が侵入することがある。しかし、第１電極シート上に配置されるスペーサに塗布された粘着剤が通路に露出することで、侵入した塵埃を粘着剤で捕集することができる。従って、塵埃が開口にまで達することをより抑制することができる。

また、前記第１電極シートの前記スペーサ側と反対側の面にはレジスト層が形成され、前記第１電極シートの前記スペーサ側の面にはレジスト層が非形成とされることが好ましい。

レジスト層は、基板上の配線等を短絡や衝撃から保護する機能を有する。従って、第１電極シートのスペーサ側と反対側の面にレジスト層が形成されることで、当該面の配線等を保護することができる。一方、レジスト層はその厚みにばらつきが大きいことで知られる。従って、第１電極シートのスペーサ側の面にレジスト層が非形成とされることで、第１電極と第２電極との距離がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサのオン荷重がばらつくことをより抑制することができる。

以上のように本発明によれば、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサ及びシート装置が提供される。

本発明の実施形態にかかる荷重検知センサを用いた荷重検知センサユニットの構成を示す分解図である。 図１の荷重検知センサユニットがＳばねに取り付けられた様子及びシート装置を示す断面図である。 図１の荷重検知センサの構成を示す分解図である。 図３の荷重検知センサのＸ−Ｘ線における断面図である。 図３の荷重検知センサのＹ−Ｙ線における断面図である。 図３の荷重検知センサのＺ−Ｚ線における断面図である。 図３の荷重検知センサの等価回路を示す図である。 図３の荷重検知センサのオン状態を示す図である。

以下、本発明に係る荷重検知センサを用いた荷重検知センサユニットの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

図１は、本実施形態の荷重検知センサユニットの構成を示す分解図であり、図２は、荷重検知センサユニットがシート装置のＳばねに取り付けられた様子を示す断面図である。なお、図２は、シート装置の左右方向に沿った面における荷重検知センサユニットの断面図である。図１、図２に示すように、荷重検知センサユニット１は、支持部材である台座２と、ハウジング３、ハウジングカバー４及び荷重検知センサ５を主な構成として備える。このシート装置は、シートクッションＳＣと、支持部材である台座２と、荷重検知センサ５とを主な構成として備える。

支持部材である台座２は、ハウジング３が載置される載置部２１と、当該載置部２１に連結される一対のフック部２２とを有する。載置部２１の上側の面はハウジング３が載置される載置面２１Ｓとされる。また、載置部２１には、載置面２１Ｓから載置部２１の下側の面（載置面２１Ｓと反対側の面）まで貫通する複数の貫通孔２３が形成されている。台座２は、例えば、金属板を成形して成るものであり、この場合、板厚は例えば０．８ｍｍとされる。

一対のフック部２２は、載置部２１を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ設けられており、車両のシート装置におけるフレームの開口に並べて張り渡される複数のＳばね１００のうち隣接する一対のＳばね１００にそれぞれ嵌め込まれる。従って、それぞれのフック部２２は、台座２をＳばね１００に係止する係止部である。本実施形態では、一対のフック部２２はシート装置の横方向に並び、当該横方向に隣接する一対のＳばね１００に嵌め込まれるように形成される。また、一対のフック部２２がこのように隣接する一対のＳばね１００に嵌め込まれた状態で、載置部２１は複数のＳばね１００上に載置されるシートクッションＳＣの下方に位置し、さらに、複数のＳばねを上方から見る場合に載置部２１は当該一対のＳばね１００の間に配置される。上記のように一対のフック部２２が一対のＳばね１００に嵌め込まれた状態で、本実施形態では、載置面２１Ｓは、それぞれのＳばね１００の下端部よりも下側に位置する。

図１、図２に示すように、ハウジング３は、図示せぬ車両用制御ユニットに接続されるコネクタ部３１と、当該コネクタ部３１に連結されるスイッチ収容部３２とを有する。スイッチ収容部３２は底壁３７及び枠壁３８を有し、当該底壁３７及び枠壁３８によって荷重検知センサ５を収容する収容空間ＣＡが形成されている。なお、本実施形態では、枠壁３８は、樹脂成型時における変形を抑えるために肉抜き加工が施されている。

スイッチ収容部３２の底壁３７には、一対の固定用ピン３３及び一対の接続ピン３４が設けられている。一対の固定用ピン３３は、それぞれハウジング３内に収容される荷重検知センサ５を固定するためのピンである。また、一対の接続ピン３４は、それぞれコネクタ部３１のコネクタ端子に電気的に接続されると共に、荷重検知センサ５と電気的に接続され、コネクタ端子と荷重検知センサ５とを電気的に接続するためのピンである。なお、図１では、コネクタ部３１のコネクタ端子は省略されている。

スイッチ収容部３２の枠壁３８の外側面には一対の突出片３５が設けられている。本実施形態では、これら一対の突出片３５は座席の横方向に並ぶように設けられる。また、枠壁３８の下端には台座２のそれぞれの貫通孔２３に嵌め込まれる複数のフック片３６が設けられている。それぞれのフック片３６が台座２のそれぞれの貫通孔２３に嵌め込まれることでハウジング３が台座２に固定され、上記のようにハウジング３が台座２の載置面２１Ｓに載置される。

ハウジングカバー４は、スイッチ収容部３２の収容空間ＣＡを覆う蓋部材であり、シートクッションＳＣに押圧されることで荷重検知センサ５のスイッチを押圧する押圧部材である。ハウジングカバー４は、頂壁４４及び枠壁４８ａを有する。ハウジングカバー４の枠壁４８ａの下端には一対のアーム４１が設けられている。それぞれのアーム４１にはハウジング３におけるスイッチ収容部３２の枠壁３８に設けられる突出片３５が嵌め込まれる開口４２が穿設される。一対のアーム４１のそれぞれの開口４２に対してハウジング３の一対の突出片３５がそれぞれ嵌め込まれることでハウジングカバー４はハウジング３に係止される。従って、ハウジングカバー４がハウジング３に係止された状態で、一対のアーム４１が座席の横方向からハウジング３を挟む状態とされる。

ハウジングカバー４の頂壁４４には、ハウジング３におけるスイッチ収容部３２の底壁３７に対向される内側面から突出する押圧部４３が設けられている。押圧部４３は、先端が凸状の曲面形状をしており、ハウジングカバー４がハウジング３を覆いそれぞれの開口４２にそれぞれの突出片３５が嵌め込まれた状態で、当該先端が荷重検知センサ５のスイッチと接触している。つまり、押圧部４３の先端は、後述のようにハウジングカバー４がシートクッションＳＣに押圧されていない状態において、当該先端が荷重検知センサ５のスイッチと接触している。

なお、ハウジングカバー４は、シートクッションＳＣよりも硬質な材料から形成されている。従って、ハウジングカバー４の一部である押圧部４３もシートクッションＳＣよりも硬質な材料から形成されている。一般的にシートクッションＳＣは発泡されたウレタン樹脂からなるため、このようなハウジングカバー４の材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。

このようにハウジングカバー４の押圧部４３が荷重検知センサ５に接触した状態で、図２に示すようにハウジングカバー４の頂壁４４とハウジング３の枠壁３８とは、離間しており、隙間ＧＡが形成されている。

このように組み上げられた荷重検知センサユニット１が一対のＳばね１００に取り付けられた状態で、ハウジングカバー４の頂壁４４における上面４４Ｓは、シートクッションＳＣの下面と所定の距離を空けて対向する。この上面４４Ｓは平面状とされる。上面４４ＳはシートクッションＳＣにより押圧される面であり、荷重検知センサユニット１の受圧面と理解することができる。この上面４４Ｓの面積は押圧部４３における荷重検知センサ５のスイッチと接触する部分の面積よりも大きくされている。

次にハウジング３のスイッチ収容部３２に収容される荷重検知センサ５について説明する。

図３は荷重検知センサ５の構成を示す分解図である。また、図４は図３に示す荷重検知センサ５のＸ−Ｘ線における断面図であり、図５は図３に示す荷重検知センサ５のＹ−Ｙ線における断面図である。

図３に示すように、荷重検知センサ５は、第１電極シート５０と、第２電極シート６０と、スペーサ７０とを主な構成として備える。

第１電極シート５０は、例えば可撓性を殆ど有さない絶縁性の基板５１を有する。基板５１の材料としては、フェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などが挙げられる。この基板５１において第２電極シート６０に対向される一方の面Ｆ１には、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３、及び、介在層５７が配置されている。

第１電極５２は、基板５１の一方の面Ｆ１に設けられ、スイッチＳＷを構成する一方の電極であり、例えば円形の金属層とされる。また、基板５１の一方の面Ｆ１には配線層５６ａが設けられており、配線層５６ａの一方の端部は第１電極５２に接続されている。また、基板５１の一方の面Ｆ１には金属層から成る第１接点部５３が設けられており、第１接点部５３は、第２電極シート６０と接触する概ね矩形の接触領域ＡＲ１及び当該第２電極シート６０とは非接触とされる非接触領域ＡＲ２が互いに接続されて成る。

また、基板５１の一方の面Ｆ１には、介在層５７が設けられている。従って、介在層５７は、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３と同じ層に形成されている。介在層５７は金属層から成り、本実施形態では、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７が同じ種類の金属層とされ、互いに同じ厚さとされる。介在層５７は、第１電極５２と所定の間隔をあけて第１電極５２を囲んでおり、少なくとも基板５１の一部の縁まで形成されている。また、介在層５７は、第１電極５２側から所定の幅でスリット状に非形成とされており、本実施形態では、この介在層５７の非形成領域は基板５１の縁まで形成されている。この介在層５７が非形成とされる領域が、後述のように空気が行き来する通路５８とされる。本実施形態では、配線層５６ａが介在層５７と所定の間隔をあけて、通路５８内に形成されている。また、介在層５７は、第１接点部５３とも所定の間隔をあけて形成されており、介在層５７は、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３と電気的に非導通とされている。

なお、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７を構成する金属としては、例えば、銅を挙げることができるが、これらの層はそのほかの金属から構成されても良い。第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７が同じ金属から成る場合、基板５１の一方の面Ｆ１上全体に金属層を形成し、第１電極５２となる領域の周り領域、通路５８となる領域、第１接点部５３となる領域の周りの領域を少なくともエッチングすることで、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７を形成することができる。

基板５１において一方の面Ｆ１とは逆側の他方の面Ｆ２は荷重検知センサ５の下面とされ、当該他方の面Ｆ２には抵抗５４、配線層５６ｂ，５６ｃが配置される。抵抗５４の一方の極には配線層５６ｂが接続され、抵抗５４の他方の極には配線層５６ｃが接続されている。抵抗５４は、断線を検知するための抵抗であり、本実施形態では、抵抗５４はチップ抵抗から構成される。

基板５１には、当該基板５１の一方の面Ｆ１から他方の面Ｆ２にまで貫通する複数の貫通孔が形成され、それぞれ第１シート貫通孔５５Ａ、第２シート貫通孔５５Ｂ、固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄ及びピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆとされる。

第１シート貫通孔５５Ａは、基板５１の一方の面Ｆ１のうち配線層５６ａの他方の端部が位置する部位に形成される貫通孔である。この第１シート貫通孔５５Ａ内には配線層５６ａと接続される第１導電性部材ＣＰＡが設けられており、当該第１導電性部材ＣＰＡを介して、基板５１の一方の面Ｆ１に配置される配線層５６ａと基板５１の他方の面Ｆ２に配置される配線層５６ｂとが電気的に接続される。これにより第１電極５２と抵抗５４とが配線層５６ａ、第１導電性部材ＣＰＡ及び配線層５６ｂを介して電気的に接続される。

第２シート貫通孔５５Ｂは、基板５１の一方の面Ｆ１のうち第１接点部５３が配置される領域内に開口が位置される貫通孔である。本実施形態では、第１接点部５３の非接触領域ＡＲ２内に第２シート貫通孔５５Ｂの開口が位置される。

第２シート貫通孔５５Ｂ内には第２導電性部材ＣＰＢが充填されている。この第２導電性部材ＣＰＢを介して、基板５１の他方の面Ｆ２に配置される配線層５６ｃと第１接点部５３の非接触領域ＡＲ２とが電気的に接続されている。従って、抵抗５４と第１接点部５３とが電気的に接続される。上記のように第１電極５２と抵抗５４とが電気的に接続されるため、第１電極５２と抵抗５４と第１接点部５３がこの順に電気的に直列に接続される。

固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄはハウジング３におけるスイッチ収容部の底壁３７に設けられる一対の固定用ピン３３が挿通される貫通孔である。この固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄの直径は一対の固定用ピン３３の外径と同程度とされる。

ピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆはハウジング３に設けられる一対の接続ピン３４が挿通される貫通孔である。ピン用貫通孔５５Ｅの内部には荷重検知センサ５における電気回路の一方の末端部位である端子５５Ｔが設けられ、ピン用貫通孔５５Ｆの内部には荷重検知センサ５における電気回路の他方の末端部位である端子５５Ｓが設けられている。端子５５Ｓは、配線層５６ｂに接続されており、第１電極５２及び抵抗５４に電気的に接続されている。端子５５Ｔは、配線層５６ｃに接続されており、抵抗５４及び第１接点部５３に電気的に接続される。また、端子５５Ｔ，５５Ｓは、対応するピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆの内周面に沿って設けられており、当該端子５５Ｔ，５５Ｓに囲まれる空間の幅は接続ピン３４の外径と同程度とされる。これらピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆ一対の接続ピン３４が挿通されると、端子５５Ｔと一方の接続ピン３４が電気的に接続され、端子５５Ｓと他方の接続ピン３４が電気的に接続される。

このような構造の第１電極シート５０における基板５１の他方の面Ｆ２側には、短絡や衝撃から配線層５６ｂ等を保護するため、レジスト層５９が設けられている。一方、基板５１の一方の面Ｆ１側にはレジスト層が設けられていない。第１電極シート５０の一方の面には、後述のようにスペーサ７０が配置されるため、レジストが設けられなくともスペーサ７０により配線層５６ａ等が保護される。

第２電極シート６０は、金属板６１から成り、第２電極６２と、第２接点部６３とを主な構成として有する。

金属板６１は、可撓性を有する薄厚の金属から成り、本実施形態では基板５１の縦幅よりも短い縦幅を有し、当該基板５１の横幅と同等の横幅を有する薄厚の直方体状とされる。金属板６１の材料としては、導電性を有する金属である限り特に限定するものではないが、例えば銅やステンレスなどが挙げられる。

金属板６１には、当該金属板６１の一方の面から他方の面にまで貫通する固定用貫通孔６５Ｃ，６５Ｄが形成される。固定用貫通孔６５Ｃ，６５Ｄはハウジング３におけるスイッチ収容部の底壁に設けられる一対の固定用ピン３３が挿通される貫通孔であり、第１電極シート５０の基板５１に形成される固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄと同形同大とされる。また、固定用貫通孔６５Ｃ，６５Ｄに対する第２電極６２及び第２接点部６３の配置部位と、第１電極シート５０における固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄに対する第１電極５２及び第１接点部５３の配置部位とは相対的に同じ位置関係とされ、第１電極シート５０と金属板６１とを重ねる場合に固定用貫通孔５５Ｃと固定用貫通孔６５Ｃとが互いに重なり、固定用貫通孔５５Ｄと固定用貫通孔６５Ｄとが互いに重なる。

第２電極６２は、スイッチＳＷを構成する他方の電極であり、本実施形態では金属板６１においてスペーサ７０を介して第１電極５２と対向する部位とされる。すなわち、金属板６１の一部が第２電極６２を兼ねている。従って、図１、図２に示すように、第１電極５２、第２電極６２のうちシートクッションＳＣ側に位置する第２電極６２は、シートクッション側から金属板６１で覆われ、上記のように金属板６１と一体とされていると理解できる。なお、例えば、金属板６１と同じ材料又は異なる材料の金属層が、第２電極６２として、金属板６１においてスペーサ７０を介して第１電極５２と対向する部位に配置されても良い。

第２接点部６３は、接続維持部ＡＰを構成する一方の部材であり、本実施形態では板ばねとして形成される。すなわち、金属板６１には、当該金属板６１の一端から他端側に向かって延伸する一対の切り欠き６１Ａ，６１Ｂ（図１）が所定間隔をあけて設けられ、これら切り欠き６１Ａ，６１Ｂに挟まれる部位が第２接点部６３とされる。また、この第２接点部６３が金属板６１の板面に対して傾斜するように、当該第２接点部６３の根元が第１電極シート５０側に折り曲げられることによって、第２接点部６３が板ばねとして形成される。このように金属板６１では第２電極６２とされる部位とは異なる部位が第２接点部６３とされる。第２接点部６３が形成される位置は、第１電極シート５０と第２電極シート６０とが重ねられる場合に、第１接点部５３の接触領域ＡＲ１と重なる位置とされる。なお、第２接点部６３として形成される板ばねの形状は、例えば、根元の幅が開放端の幅よりも大きい台形状とされても良く、矩形や台形以外の種々の形状が適用可能である。また、第２接点部６３として、金属板６１と同じ材料又は異なる材料の金属層が、金属板６１における第１電極シート５０側に配置されても良い。

スペーサ７０は、第１電極シート５０と第２電極シート６０との間に挟まれる薄厚の絶縁性部材であり、本実施形態では金属板６１から第２接点部６３を除いたものと概ね同形同大とされる。スペーサ７０の材料としてはＰＥＴ、ＰＩ又はＰＥＮ等の樹脂が挙げられる。

このスペーサ７０には開口７１が形成されている。この開口７１は、基板５１に配置される第１電極５２と、当該第１電極５２に対向される金属板６１の第２電極６２との間であって、鉛直方向において第１電極５２及び第２電極６２と重なる位置に形成されている。開口７１は、第１電極５２の大きさよりも僅かに大きく形成され、図４に示すように、スペーサ７０を第１電極シート５０に重ねた状態で、開口７１内に第１電極５２と介在層５７との間における金属層が非形成とされる領域が露出する。

またスペーサ７０にはスリット状の開口７２が形成される。この開口７２は、基板５１に配置される第１接点部５３と、当該第１接点部５３に対向される金属板６１の第２接点部６３との間であって、鉛直方向において第１接点部５３及び第２接点部６３と重なる位置に形成されている。開口７２の大きさは、金属板６１において第２接点部６３として形成される板ばねの大きさよりも僅かに大きい状態とされる。

さらにスペーサ７０には、当該スペーサ７０の一方の面から他方の面にまで貫通する固定用貫通孔７５Ｃ，７５Ｄが形成される。固定用貫通孔７５Ｃ，７５Ｄはハウジング３におけるスイッチ収容部の底壁に設けられる固定用ピン３３が挿通される貫通孔であり、第１電極シート５０の基板５１に形成される固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄと同形同大とされる。また、スペーサ７０における固定用貫通孔７５Ｃ，７５Ｄに対する開口７１及び開口７２の配置部位と、第１電極シート５０における固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄに対する第１電極５２及び第１接点部５３の配置部位とは相対的に同じ位置関係とされる。従って、第１電極シート５０、スペーサ７０、第２電極シート６０を重ねる場合に、固定用貫通孔５５Ｃと固定用貫通孔６５Ｃと固定用貫通孔７５Ｃとが互いに重なり、固定用貫通孔５５Ｄと固定用貫通孔６５Ｄと固定用貫通孔７５Ｃとが互いに重なる。

また、スペーサ７０の両面には、粘着層７８，７９がそれぞれ塗布されている。粘着層７８はスペーサ７０の第１電極シート５０側の面の全面に粘着剤が塗布されることで形成され、粘着層７９はスペーサ７０の第２電極シート６０側の面の全面に粘着剤が塗布されることで形成される。

このような第１電極シート５０、第２電極シート６０及びスペーサ７０が重ね合わされて、第１電極シート５０とスペーサ７０とが粘着層７８により互いに固着され、第２電極シート６０とスペーサ７０とが粘着層７９により互いに固着され、荷重検知センサ５が構成される。荷重検知センサ５においては、図４に示すように、開口７１を介して第１電極５２と第２電極６２とが対向し、スイッチＳＷを形成する。第１電極５２と第２電極６２とが離間した状態において、第１電極５２と第２電極６２との距離は、例えば、０．１ｍｍとされる。なお、本実施形態では、粘着層７８と配線層５６ａや介在層５７が接触するため、短絡を防止すべく粘着層７８は非導電性とされる。

また、上記のように、荷重検知センサ５においては、第２電極シート６０の第２接点部６３が板ばねとして形成され、金属板６１の板面に対して塑性変形をされ常時傾斜した状態にある。このため図５に示すように、第２接点部６３が、スペーサ７０の切り欠きで形成される開口７２内を抜けて、第１電極シート５０の第１接点部５３の接触領域ＡＲ１と接続される。このように第１接点部５３と第２接点部６３とが接触することで接続維持部ＡＰが形成される。つまり、第１電極シート５０の第１接点部５３は、ハウジングカバー４に外圧が加わらない場合にも電気的な接続が維持される接続維持部ＡＰを構成する一方の部材であり、第２電極シート６０の第２接点部６３は当該接続維持部ＡＰを構成する他方の部材とされる。

図６は図３に示す荷重検知センサ５のＺ−Ｚ線における断面図であり、第１シート貫通孔５５Ａ及び通路５８を通る面における断面図である。図４から図６に示すように、第１電極シート５０とスペーサ７０とが上記のように重ねられた状態で、通路５８は、基板５１、介在層５７、スペーサ７０により囲まれる。ただし、上記のようにスペーサ７０の第１電極シート５０側には粘着層７８が塗布されているため、通路５８には粘着層７８が露出している。上記のように通路５８は、基板５１の縁まで形成されているため、基板５１の縁において、基板５１、介在層５７、スペーサ７０により囲まれる通路５８の排気口５８Ｅが形成されている。通路５８は金属層が非形成とされる第１電極５２と介在層５７の間の領域に通じており、当該領域はスペーサ７０の開口７１に接続される。従って、排気口５８Ｅから通路５８を介して、開口７１内と荷重検知センサ５とが空間的に接続される。このため、開口７１内の空気は、通路５８を介して排気口５８Ｅから排気されることができる。

このような荷重検知センサ５は、図１に示すように、ハウジング３における一対の固定用ピン３３が第１電極シート５０の固定用貫通孔５５Ｃ，５５Ｄ、スペーサ７０の固定用貫通孔７５Ｃ，７５Ｄ及び第２電極シート６０の固定用貫通孔６５Ｃ，６５Ｄに順に挿通されることで、ハウジング３に固定される。

荷重検知センサ５がハウジング３に固定された状態で、一対の接続ピン３４が第１電極シート５０のピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆにそれぞれ挿入される。これによりピン用貫通孔５５Ｅ，５５Ｆの内部に設けられる端子５５Ｔ，５５Ｓは対応する接続ピン３４と接触し、当該接続ピン３４を介してハウジング３のコネクタ部３１のコネクタ端子と電気的に接続される。

また、ハウジングカバー４が取り付けられることで、スイッチＳＷにおける第２電極６２の第１電極５２側と反対側に上記のように押圧部４３の先端が接触する。この押圧部４３における第２電極６２と接触する面積は、第２電極６２の面積よりも小さく、また、受圧面である上面４４Ｓの面積は、第２電極６２の面積よりも大きい。このように荷重検知センサ５がハウジング３に固定され、ハウジングカバー４が取り付けられた状態で、金属板６１の面方向におけるハウジングカバー４と荷重検知センサ５との相対的な移動が規制される。この相対的な移動の規制は、一対の固定用ピン３３がハウジング３に対する荷重検知センサ５の移動を規制し、一対のアーム４１がハウジングカバー４のハウジング３に対する水平方向の動きを規制することによる。従って、本実施形態では、一対の固定用ピン３３及び一対のアーム４１が、金属板６１の面方向におけるハウジングカバー４と金属板６１との相対的な移動を規制する移動規制部材を構成している。

図７は、ハウジング３に固定された荷重検知センサ５の等価回路を示す図である。図７に示すように、荷重検知センサ５の回路末端である一対の端子５５Ｔ，５５Ｓの間には、スイッチＳＷ（第１電極５２及び第２電極６２）と、接続維持部ＡＰ（第１接点部５３及び第２接点部６３）とが接続される。このスイッチＳＷは一対の端子５５Ｔ，５５Ｓ間に電気的に接続され、当該一対の端子５５Ｔ，５５Ｓを介してハウジング３のコネクタ部３１に設けられるコネクタ端子に接続される。また、上記のように抵抗５４は第１電極５２と第１接点部５３とに電気的に接続されるため、スイッチＳＷに対して抵抗５４は電気的に並列に接続される。従って、スイッチＳＷがオン状態となるとスイッチＳＷがオフ状態の場合よりも、端子５５Ｔ，５５Ｓ間の抵抗値が下がる。

次に、本実施形態の荷重検知センサユニット１による着座の検出について説明する。

シート装置に人が着座すると、人の荷重によりシートクッションＳＣの下面が下方に移動し、シートクッションＳＣの下面は、ハウジングカバー４の上面４４Ｓに接触する。シートクッションＳＣの下面が更に下方に移動すると、シートクッションＳＣの下面はハウジングカバー４の上面４４Ｓを押圧する。そして、さらにシートクッションＳＣの下面が下方に移動すると、上記のようにハウジングカバー４とハウジング３との間には隙間ＧＡが形成されているため、ハウジングカバー４はこの隙間ＧＡの範囲内で下方に移動する。

図８は、荷重検知センサ５のオン状態を示す図である。ハウジングカバー４の下方への移動により、押圧部４３の先端が第２電極６２を押圧し、図８に示すように、第２電極６２は第１電極５２に接触して、荷重検知センサ５のスイッチＳＷはオン状態となる。すなわち、押圧部４３が金属板６１を押圧することによる金属板６１の撓みにより第２電極６２が第１電極５２に接触する。このため、一対の端子５５Ｔ，５５Ｓ間の抵抗値が低くなり、この抵抗の変化が接続ピン３４及びコネクタ端子を介して図示せぬ車両用制御ユニットにより検出される。こうして着座が検知される。

このとき、第２電極６２がスペーサ７０の開口７１内に入り込むため、図３〜図６、図８より明らかなように、開口７１内の空気は通路を通って排気口５８Ｅから荷重検知センサ５の外部に排出される。従って、本実施形態の荷重検知センサ５では、適切に第１電極５２、第２電極６２がオンすることができる。

また、上記のように、シートクッションＳＣに押圧される受圧面である上面４４Ｓの面積は押圧部４３の先端である第２電極６２と接触する部分の面積よりも大きくされているため、広い面で受けた押圧力を押圧部４３に集中させることができ、より適切に金属板６１を撓ませることができる。特に本実施形態では、押圧部４３の先端が凸状の曲面形状とされているため、押圧部４３の先端が平面状とされる場合よりも、金属板６１に押圧力をより高い密度で加えることができ、より適切に金属板６１を撓ませることができる。さらに、上記のように上面４４Ｓの面積は第２電極６２の面積よりも大きいため、シートクッションＳＣが第２電極６２の直上以外から上面４４Ｓに力を伝えることができる。このため、より適切に押圧部４３に押圧力を集中させることができ、より適切に金属板６１を撓ませることができる。

また、シート装置から人が離れると、シートクッションＳＣの下面が上昇し、押圧部４３が金属板６１に押し戻され、第１電極５２と第２電極６２とが離間して、荷重検知センサ５のスイッチＳＷはオフ状態となる。このため、一対の端子５５Ｔ，５５Ｓ間の抵抗値が元に戻り、抵抗値が元に戻ったことが接続ピン３４及びコネクタ端子を介して図示せぬ車両用制御ユニットにより検出される。こうして離席が検知される。このとき、スペーサ７０の開口７１内に入り込んでいた第２電極６２が元に戻ることで、図３〜図６、図８より明らかなように、荷重検知センサ５の外部の空気が通路を通って開口７１内に流入し、適切に第１電極５２と第２電極６２とが離間することができる。

以上説明したように本実施形態の荷重検知センサ５では、上記のように第１電極シート５０に形成された通路５８により、荷重検知センサ５が押圧されたときに、スペーサ７０の開口内の空気を外部に排気することが可能である。従って、スペーサ７０に開口７１と繋がる排気用のスリットを形成しなくともよい。このため、荷重検知センサ５の製造時に、スペーサ７０に形成された開口７１の形状や面積がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサ５のオン荷重のばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態の荷重検知センサ５では、介在層５７は第１電極５２と非導通とされる導電層とされ、通路５８内に第１電極５２と電気的に接続される配線層５６ａが形成されている。本実施形態のように介在層５７が導電層である場合において、配線層５６ａを第１電極５２に接続する場合、配線層５６ａと介在層５７とを非導通とするために、配線層５６ａと介在層５７との間に隙間を形成する必要がある。この場合、この間隔に荷重が逃げるおそれがあり、荷重が電極に伝わりにくくなってしまう可能性がある。しかし本実施形態では、上記のように配線層５６ａが通路５８内に形成されることにより、配線層５６ａと介在層５７との間と通路５８とを兼ねることができ、介在層５７が非形成となる面積を抑制することができる。なお、介在層５７、配線層５６ａ及び第１電極５２が同じ金属から成る場合、基板の一方の面全面に当該金属の層を形成して、必要な個所をエッチングすることで、介在層５７、配線層５６ａ及び第１電極５２を同時に形成し、さらに通路５８を同時に形成することができる。

また、本実施形態では、介在層５７は基板５１の縁まで形成されており、通路５８は当該縁まで形成されて排気口５８Ｅが形成され、排気口５８Ｅが第１電極シート５０の側面に形成されている。このため、排気口が第１電極シート５０の底面に設けられる場合や、第１電極シート５０の上面に設けられる場合と比べて、排気口５８Ｅの周囲に塵埃がたまりづらい。従って、排気口５８Ｅから空気が流入する際に、排気口５８Ｅから塵埃が当該空気と共に通路５８内に流入することを抑制することができる。しかも、排気口５８Ｅが基板５１の縁まで通路が形成されることで通路５８の長さを長くすることができ、通路５８に侵入した塵埃が第１電極と第２電極との間に達することを抑制することができ、第１電極５２と第２電極６２との導通不良を抑制することができる。

また、本実施形態では、スペーサ７０に粘着剤が塗布されており、通路５８に粘着剤から成る粘着層７８が露出している。このため、上記のように排気口５８Ｅから空気と共に塵埃が侵入する場合であっても、粘着剤が通路５８に露出することで、侵入した塵埃を粘着剤で捕集することができる。従って、塵埃が第１電極と第２電極との間に達することをより効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、第１電極シート５０のスペーサ７０側と反対側の面にはレジスト層５９が形成され、第１電極シート５０のスペーサ７０側の面にはレジスト層が非形成とされる。従って、基板５１の他方の面Ｆ２側に形成された配線層５６ｂ，５６ｃを保護することができる。一方、第１電極シート５０のスペーサ７０側の面は、スペーサ７０により保護される。ところで、レジスト層はその厚みにばらつきが大きいことで知られる。従って、第１電極シート５０のスペーサ７０側の面にレジスト層が非形成とされることで、第１電極５２と第２電極６２との距離がばらつくことを抑制することができ、荷重検知センサ５のオン荷重がばらつくことをより抑制することができる。

また、上記実施形態では、第２電極６２が金属板６１における第１電極５２と対向する部位とされ、金属板６１の一部が第２電極６２を兼ねている。ところで、金属は、温度が変化する場合においても可撓性が然程変化しない。従って、荷重検知センサユニット１の周りの環境温度が変化する場合であっても、押圧部４３で押圧される金属板６１の撓み方は然程変化しない。従って、この荷重検知センサユニット１によれば、環境温度が変化する場合であっても、着座の誤検出を抑制することができる。また、この荷重検知センサユニット１では、シートクッションＳＣよりも硬質な押圧部４３が金属板６１の一部を押圧するため、シートクッションＳＣが直接金属板６１を押圧する場合よりも金属板６１を適切に撓ませることができ、着座を適切に検出することができる。また、金属は樹脂と比べるとクリープが生じにくいため、押圧部４３で一部が押圧されても金属板６１に押し癖がつきづらい。従って、本発明の荷重検知センサユニット１によれば、着座を適切に検出することができつつ、押し癖等による着座の誤検出を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように押圧部４３の先端は、シートクッションＳＣにハウジングカバー４の上面４４Ｓが押圧されていない状態において金属板６１に接触している。従って、シートクッションＳＣが押圧部材であるハウジングカバー４を押圧することにより、速やかに押圧部４３が金属板６１を押圧することができる。従って、迅速に着座を検出することができる。

また、本実施形態では、上記のように金属板６１の面方向におけるハウジングカバー４と金属板６１との相対的な移動を規制する一対の固定用ピン３３及び一対のアーム４１からなる第１の移動規制部材を備えている。従って、押圧部４３と金属板６１との相対的な位置がずれることが抑制され、押圧部４３が金属板６１以外を押圧することを抑制することができる。

また、本実施形態の荷重検知センサ５では、第２電極シート６０において第２接点部６３を含む部位は、金属板６１が曲げられてなり、当該第２接点部６３を第１接点部５３に押し付ける板ばねとされている。このため第１接点部５３と第２接点部６３を常に接続状態に維持するための他の部材を不要とすることができる。従って、部品点数が増えることを抑えると共に小型化が可能となる。

以上、本発明の荷重検知センサ５、荷重検知センサユニット１及びシート装置について上記実施形態を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、通路５８が基板５１の縁まで形成され、排気口５８Ｅが第１電極シート５０の側面に形成された。しかし、本発明はこれに限らない。例えば、通路５８が基板５１の縁まで形成されず、基板５１には通路５８と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されていても良い。ところで、荷重検知センサ５が用いられる着座センサ等の電子機器では、上記実施形態のように基板５１を下側にして配置されること多い。この場合基板５１に貫通孔が形成されると当該貫通孔は荷重検知センサ５における下側を向いて開口することとなる。従って、上記のように基板５１に通路５８と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されることで、当該貫通孔への塵埃の侵入を抑制することができる。

また、上記実施形態では、荷重検知センサ５がハウジング３に収められハウジングカバー４に覆われて荷重検知センサユニット１の一部とされた。しかし、本発明の荷重検知センサはハウジング３内に収容されずとも良く、ハウジングカバー４に覆われなくても良い。つまり、本発明の荷重検知センサは、それ単体で使用することができるのである。

また、上記実施形態では、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７が同じ種類の金属層とされた。しかし、本発明では、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７が互いに異なる金属から構成されても良く、介在層５７は非導電性の材料から構成されても良い。なお、介在層５７が金属等の導電性の材料からなる場合、上記のように介在層５７は第１電極５２及び配線層５６ａと所定の間隔をあけて形成されるが、介在層５７が非導電性の材料からなる場合、介在層５７は第１電極５２や配線層５６ａと接触して形成されても良い。また、上記実施形態では、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７が互いに同じ厚さとされたが、互いに異なる厚さとしても良い。例えば、第１電極５２、配線層５６ａ、第１接点部５３及び介在層５７に対応する領域に互いに同じ厚さの金属層を形成した後、第１電極５２に対応する領域のみに、もう１層金属層を印刷等により形成することで、第１電極５２のみを厚くすることができる。

また、上記実施形態では、スペーサ７０に粘着剤が塗布されて成る粘着層７８が通路５８に露出するものとしたが、スペーサ７０が第１電極シート５０上に接着以外の方法で配置されても良いため、粘着層７８は必須の構成ではない。したがって、通路５８に粘着剤が露出する構成は必須ではない。ただし、上記のように通路５８内に侵入した塵埃を補修する観点から通路５８に粘着剤が露出することが好ましい。

また、上記実施形態では、第１電極シート５０のスペーサ７０側と反対側の面にレジスト層５９が形成され、第１電極シート５０のスペーサ７０側の面にはレジスト層が非形成とされた。しかし、第１電極シート５０のスペーサ７０側と反対側の面にレジスト層５９が非形成とされても良く、第１電極シート５０のスペーサ７０側の面にレジスト層が形成されても良い。

また、上記実施形態では、基板５１が可橈性を有さない構成とされたが、本発明はこれに限らない。例えば、基板５１が可橈性を有する樹脂シートから成っても良い。この場合、第１電極５２は導電性ペーストが印刷されて成る構成とされても良く、介在層５７も印刷により形成されても良い。さらに、上記実施形態では、第２電極６２が金属板６１における第１電極５２と対向する部位とされ、金属板６１の一部が第２電極６２を兼ねている構成とされた。しかし、第２電極シートが絶縁性の樹脂シート上に第２電極が配置される構成とされても良い。この場合、第２電極６２は導電性ペーストが印刷されて成る構成とされても良い。

本発明は、荷重を検知すべき検知対象物に対する荷重を検知する限り利用可能性がある。すなわち、上記実施形態では車両用のシート装置のシートクッションＳＣの下方に荷重検知センサ５が配置され、当該荷重検知センサ５が人の着座に起因する荷重を検知したが、上記実施形態に限らず他の形態が採用可能である。例えば、介護用ベッドのベッドマット（シートクッション）に荷重検知センサ５を配置する形態が挙げられる。このような形態であっても、荷重検知センサユニット１が荷重を検知し、ベッドマット上に人が存在しているかを示すことが可能となる。また、本発明は、シート装置ではなく電子機器等のスイッチの一部として荷重検知センサ５を配置し、人の指がスイッチを押圧する際の荷重を検知することにも用いることができる。

以上のように、本発明によれば、オン荷重のばらつきを抑制することができる荷重検知センサが提供される。

１・・・荷重検知センサユニット
２・・・台座（支持部材）
３・・・ハウジング
４・・・ハウジングカバー
５・・・荷重検知センサ
５０・・・第１電極シート
５１・・・基板
５２・・・第１電極
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ・・・配線層
５７・・・介在層
５８・・・通路
５８Ｅ・・・排気口
５９・・・レジスト層
６０・・・第２電極シート
６２・・・第２電極
７０・・・スペーサ
７１・・・開口
７８，７９・・・粘着層
ＳＣ・・・シートクッション
ＳＷ・・・スイッチ

Claims (7)

1. 基板と、前記基板の一方の面に設けられる第１電極と、前記基板の一方の面に設けられ前記第１電極を囲む介在層と、を有する第１電極シートと、
   開口が形成され前記第１電極シート上に配置されるスペーサと、
   前記スペーサ上に配置され前記開口を介して前記第１電極と対向する第２電極を有する第２電極シートと、
   を備え、
   前記第１電極シートは、前記介在層の一部が前記第１電極側からスリット状に非形成とされた通路を有し、
   前記開口内の空間と外部の空間とが前記通路を介して空間的に接続されている
   ことを特徴とする荷重検知センサ。
2. 前記介在層は前記第１電極と非導通とされる導電層とされ、
   前記通路内に前記介在層と非導通であって前記第１電極と電気的に接続される配線層が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷重検知センサ。
3. 前記介在層は前記基板の縁まで形成されており、
   前記通路は前記縁まで形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の荷重検知センサ。
4. 前記基板には前記通路と外部とを空間的に接続する貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の荷重検知センサ。
5. 前記スペーサには粘着剤が塗布されており、
   前記通路に前記粘着剤が露出している
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の荷重検知センサ。
6. 前記第１電極シートの前記スペーサ側と反対側の面にはレジスト層が形成され、前記第１電極シートの前記スペーサ側の面にはレジスト層が非形成とされる
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の荷重検知センサ。
7. シートクッションと、
   前記シートクッションの下方に設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の荷重検知センサと、
   前記荷重検知センサを前記荷重検知センサの前記シートクッション側とは反対側から支持する支持部材と、
   を備えることを特徴とするシート装置。
   
   

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