JP2019033063A - 荷重検知センサ - Google Patents

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Tetsuya Kawahira
哲也 川平
貴 亀島
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貴 亀島
滋 中崎
Shigeru Nakazaki
滋 中崎
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Abstract

【課題】 適切に荷重を検知することができる荷重検知センサを提供する。【解決手段】 本発明の一実施形態の荷重検知センサ5は、一対の絶縁シート56s,57sと、一対の絶縁シート56s,57sの間に介在され、開口58cが形成されるシート状のスペーサ58と、一対の絶縁シート56s,57sそれぞれに設けられ、開口58cを介して互いに対向する一対の電極56e,57eと、一対の絶縁シート56s,57sの一方の絶縁シート57sのうちスペーサ58側の面とは逆の面側に、一対の電極56e,57eと重なるよう配置される金属板60と、金属板60と一方の絶縁シート57sとの間に配置される接着層として金属用接着層70とを備える。金属板60と一方の絶縁シート57sとは、開口58cの内側の一部において金属用接着層70で互いに接着され、開口58cの内側の他の一部において非接着とされる。【選択図】 図3

Description

本発明は、荷重検知センサに関し、着座等による荷重を検知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センサが用いられる場合がある。
荷重検知センサとして、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ものが知られている。しかし、樹脂製のフィルムは、一般的に、温度が上昇すると強度が低下して弱い力で撓んでしまう傾向にある。従って、炎天下の自動車の車内の様に高温になる環境に置かれると、上記の様に樹脂製のフィルムの強度が低下する場合がある。この場合、通常の人の荷重よりも軽い荷重がシートクッションにかかる場合においても、着座に起因する荷重がシートクッションにかかっていると誤検知してしまう虞がある。
下記特許文献1には、上記のような誤検知を抑制することができる荷重検知センサが記載されている。下記特許文献1の荷重検知センサでは、一対の樹脂製のフィルム間に開口を有するスペーサが配置され、それぞれのフィルム上に設けられた電極が、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し、一方のフィルムにおけるスペーサ側と反対側の面に上記開口を覆うように金属板が設けられている。
この荷重検知センサによれば、金属板が弾性を有し、当該弾性が温度によりさほど変化しないため、当該金属板により、荷重検知時のフィルムの撓みかたが、温度により変化することが抑制される。
特許第5324548号公報
ところで、上記特許文献1のように金属板をフィルム上に設ける場合、当該金属板とフィルムとを接着層により貼り合わせることが考えられる。しかし、接着層は、高温環境下では軟化し、低温環境下では硬化する傾向にある。このため、上記特許文献1の荷重検知センサが置かれる温度環境に応じて、荷重検知センサの金属板が押圧されたときに接着層に働くせん断力が変化し、当該荷重検知センサがオンとなるときの荷重に誤差が生じることが懸念される。従って、適切に荷重を検知することができない虜がある。
そこで、本発明は、適切に荷重を検知することができる荷重検知センサ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、一対の絶縁シートと、前記一対の絶縁シートの間に介在され、開口が形成されるシート状のスペーサと、前記一対の絶縁シートそれぞれに設けられ、前記開口を介して互いに対向する一対の電極と、前記一対の絶縁シートの一方の絶縁シートのうち前記スペーサ側の面とは逆の面側に、前記一対の電極と重なるよう配置される金属板と、前記金属板と前記一方の絶縁シートとの間に配置される接着層とを備え、前記金属板と前記一方の絶縁シートとは、前記開口の内側の一部において前記接着層で互いに接着され、前記開口の内側の他の一部において非接着とされることを特徴とする。
このような荷重検知センサでは、金属板が押圧された場合には金属板が撓み、その撓みに応じて金属板と接着される絶縁シートが開口に入り込むように変形する。これにより一対の電極が接触したり、当該電極間の抵抗値や静電容量値が変化したりして、荷重検知センサがオンとなり、荷重を検知する。
上記のように金属板が押圧された場合、絶縁シートが開口に入り込むように変形するため、当該開口内に入り込んだ部分の金属板と絶縁シートとの間の接着層にはせん断力が働いている。本発明の荷重検知センサでは、金属板と絶縁シートとが開口の内側の一部において非接着とされていることで、金属板と絶縁シートとが当該開口の内側の全体において接着層で互いに接着される場合に比べて、接着層に働くせん断力を軽減することができる。このため、金属板と絶縁シートとが開口の内側の全体において接着層で互いに接着される場合に比べると、本発明の荷重検知センサが置かれる温度環境に応じて接着層に働くせん断力の変化が小さくなる。従って、本発明の荷重検知センサによれば、荷重検知センサがオンとなるときの荷重の誤差を低減することができる。
ところで、上記のように高温環境下では接着層が軟化する傾向にあるため、当該接着層に押し癖がつき易い。しかし、本発明の荷重検知センサでは、金属板と絶縁シートとは、開口の内側の全体において非接着とされるのではなく、当該開口の内側の一部において接着層で互いに接着されている。このため、金属板に対する押圧が解除され、非押圧時の位置にまで金属板が戻るときに、当該位置にまで金属板が樹脂製の絶縁シートを戻すことができる。また、本発明の荷重検知センサでは、金属板と絶縁シートとが開口の内側の一部において非接着とされている。従って、本発明の荷重検知センサが高温環境下に置かれる場合であっても、絶縁シートに押し癖がつき難くなり、当該押し癖に起因して着座等に応じて加わる荷重の誤検知を抑制することができる。
こうして、本発明の荷重検知センサは、適切に荷重を検知することができる。
また、前記接着層の少なくとも一部は、前記開口の中心と重なって配置されることが好ましい。
金属板の撓みに応じてスペーサの開口に入り込むように変形する絶縁シートの変形量は、当該開口の中心に近いほど大きくなり易い。これに対し、接着層が開口の中心と重なって配置される場合、絶縁シートの変形量が大きくても、金属板によって非押圧時の位置にまで絶縁シートを戻し易くなる。従って、接着層の少なくとも一部がスペーサの開口の中心と重なって配置されることで、絶縁シートに押し癖がより一段とつき難くなる。
また、前記接着層は、前記開口の内側に位置する第1接着部と、前記開口の外側に位置する第2接着部とを有することが好ましい。
この場合、開口の外側に位置する第2接着部を有することで、金属板の撓みが生じない部分で、金属板と一方の絶縁シートとを確実に接着することが可能になり、金属板と一方の絶縁シートとの相対的な位置関係にずれが生じることを抑制できる。
また、前記第1接着部と前記第2接着部とは連結されることが好ましい。
この場合、第1接着部と第2接着部とが隔離されている場合に比べると接着層を製造し易くなる。また、第1接着部と第2接着部とが隔離されている場合に比べると、当該第1接着部と第2接着部との相対的な位置関係にずれが生じ難くなる。従って、スペーサの開口の内側に配置される接着層に働くせん断力の接着部間ばらつきが小さく成り易く、オン荷重のばらつきを抑制することができる。
また、前記第1接着部と前記第2接着部とは隔離されることが好ましい。
この場合、上記のように、せん断力が大きくなり易いスペーサの開口の中心と開口縁との間を非接着とすることができるため、当該開口の内側に配置される接着層に働くせん断力をより一段と軽減することができる。
また、前記金属板と前記一方の絶縁シートとの間には、空気抜き用スリットが設けられることが好ましい。
この場合、絶縁シートと金属板との接着時や荷重検知センサ使用時において非接着の他の一部等に存在する空気が抜け易くなる。従って、余分な空気が存在することによって、荷重検知センサがオンとなるときの荷重の誤差を低減することができる。
また、前記開口の内側の前記他の一部において、前記一対の電極の少なくとも一部は互いに重ならないことが好ましい。
絶縁シートは一般的に樹脂製のシートとされ、この樹脂製のシートは、上記のように、高温環境下では強度が低下する傾向がある。このため、高温環境下では、一方の絶縁シートにおける金属板と非接着とされる部位は、クリープ変形や金属板に対する弛み等が生じて他方の絶縁シート側に撓む場合がある。しかし、上記のように、金属板と一方の絶縁シートとは、開口の内側の一部において接着層で互いに接着されている。このため、一方の絶縁シートにおける金属板と接着とされる部位が他方の絶縁シート側に撓むことが抑制される。さらに、この荷重検知センサでは、上記のように、金属板と一方の絶縁シートとは開口の内側の他の一部において非接着とされ、この開口の他の一部において、一対の電極の少なくとも一部は互いに重ならない。このため、開口の内側の他の一部において、一対の電極の全体が互いに重なる場合と比べて、仮に一方の絶縁シートにおける金属板に非接着とされる部位が他方の絶縁シート側に撓んだとしても、一対の電極が互いに接触することを抑制し得る。従って、一方の絶縁シートのクリープ変形や一方の絶縁シートの金属板に対する弛み等に起因する荷重の誤検知を抑制し得る。
開口の内側の他の一部において一対の電極の少なくとも一部が互いに重ならない場合、前記開口の内側の前記他の一部において、前記一対の電極は互いに重ならないことが好ましい。
このように構成することで、仮に一方の絶縁シートにおける金属板に非接着とされる部位が他方の絶縁シート側に撓んだとしても、一対の電極が互いに接触することをより抑制し得る。
開口の内側の他の一部において一対の電極の少なくとも一部が互いに重ならない場合、前記一方の絶縁シートに設けられる前記電極は、前記開口の内側に位置して前記接着層の少なくとも一部と重なる中央電極部を含み、前記中央電極部及び前記一対の絶縁シートの他方の絶縁シートに設けられる前記電極は、それぞれ前記開口の中心と重なることが好ましい。
このように構成することで、一方の絶縁シートにおける中央電極部が設けられる部位の少なくとも一部は金属板に接着され、この中央電極部が設けられる部位は金属板に追随して撓み得る。ところで、上記のように、金属板の撓みに応じてスペーサの開口に入り込むように変形する絶縁シートの変形量は、当該開口の中心に近いほど大きくなり易い。このため、一方の絶縁シートは、この開口の中心に近い部位から他方の絶縁シートに近づき易い。従って、中央電極部及び他方の絶縁シートに設けられる電極がそれぞれスペーサの開口の中心と重ならない場合と比べて、適切に一対の電極を接触させることができ、適切に荷重を検知し得る。
スペーサの開口の内側に中央電極部が位置する場合、前記開口の内側の前記他の一部は、前記中央電極部の外周の少なくとも一部を囲うことが好ましい。
このように構成することで、中央電極部の外周の少なくとも一部は、スペーサの開口の内側において一方の絶縁シートと金属板とが非接着とされる領域によって囲まれる。このため、中央電極部の外周が一方の絶縁シートと金属板とが接着される領域によって囲まれる場合と比べて、中央電極部が他方の絶縁シートに設けられる電極に近づくように一方の絶縁シートが撓む際に、環境温度の変化による接着層の強度変化の影響を受けることを抑制し得る。従って、環境温度の変化に応じて一対の電極が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。
スペーサの開口の内側に中央電極部が位置する場合、前記一方の絶縁シートに設けられる前記電極は、前記中央電極部の外周の少なくとも一部を囲う外側電極部を更に含み、前記外側電極部の少なくとも一部は、前記開口の外側に位置することが好ましい。
絶縁シートに設けられる電極は、金属印刷層からなる場合があり、この金属印刷層の厚さは製造上の理由等によってばらつく場合がある。このため、一方の絶縁シートに設けられる電極がスペーサの開口の内側に位置する場合、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて一対の電極間の距離が変化し易い。しかし、この荷重検知センサでは、上記のように、外側電極部の少なくとも一部は、スペーサの開口の外側に位置する。このため、外側電極部の少なくとも一部はスペーサの一方の絶縁シート側の面に当接し、一方の絶縁シートに設けられる電極における他方の電極側の面は概ねスペーサの一方の絶縁シート側の面上に位置することになる。このため、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて中央電極部と他方の絶縁シートに設けられる電極との間の距離が変化することを抑制でき、中央電極部と他方の絶縁シートに設けられる電極との間の距離を概ね一定に保持し得る。従って、一対の電極が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。
以上のように本発明によれば、適切に荷重を検知することができる荷重検知センサを提供することができる。
第1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る。 荷重検知センサユニットが座席装置のSばねに取り付けられた様子を示す断面図である。 荷重検知センサの構成を示す分解図である。 荷重検知センサの断面図である。 金属板を一面側から平面視した様子を示す図である。 荷重検知センサユニットのオン状態を示す図である。 第2実施形態の荷重検知センサの構成を示す分解図である。 第1絶縁シートとスペーサとが重ね合わされた状態を示す図である。 第2絶縁シートとスペーサとが重ね合わされた状態を示す図である。 第3実施形態の荷重検知センサの構成を示す分解図である。 他の実施形態の荷重検知センサを図5と同じ視点で示す図である。 実験条件の一部と実験結果とを示す表である。
以下、本発明に係る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。
(第1実施形態)
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座席装置の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では、便宜上、荷重検知センサ5が断面で示されていない。図1、図2に示すように、荷重検知センサユニット100は、サポートプレート2、上部ケース4及び荷重検知センサ5を主な構成要素として備える。
サポートプレート2は、荷重検知センサ5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とを有している。載置部21は、幅の広いメインブロック載置部21mと、メインブロック載置部21mから延在しメインブロック載置部21mよりも狭い幅とされるテールブロック載置部21tとを含む。本実施形態では、フック部22はメインブロック載置部21mに連結している。また、本実施形態では、載置部21及び一対のフック部22は金属板を曲げ加工することで一体に成型されている。なお、サポートプレート2の板厚は例えば0.8mmとされる。
メインブロック載置部21mのシートクッションSCに対向される側の面には、荷重検知センサ5のメインブロック50mが配置される。また、メインブロック載置部21mには、図1に示すようにサポートプレート2を貫通する複数の円形の貫通孔20Hが形成され、さらに、概ね矩形の複数のケース止用開口24が形成されている。
なお、図2に示すように、メインブロック載置部21mは、車両の座席装置における座席フレームの開口に並べて張り渡される複数のSばねBNのうち互いに対向する2本のSばねBNの間に配置可能な程度の大きさとされる。なお、SばねBNは、S状に蛇行するばねである。
テールブロック載置部21tは、概ね矩形の形状をしており、メインブロック載置部21mを平面視する場合に、一対のフック部22を結ぶ方向と概ね垂直な方向に延在する。このテールブロック載置部21tのシートクッションSCに対向される側の面には、荷重検知センサ5のテールブロック50tが配置される。なお、本実施形態では、テールブロック載置部21tの延在方向に垂直な方向の幅は、荷重検知センサ5のテールブロック50tの幅よりも小さくされ、テールブロック載置部21tの延在方向の長さは、荷重検知センサ5のテールブロック50tの長さよりも小さくされる。
上部ケース4は、載置部21のメインブロック載置部21mに載置されるメインブロック50mを覆ってメインブロック50mのスイッチSWなどを保護する部材である。また、上部ケース4は、図2に示すように、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SWを押圧する押圧部材でもある。
この上部ケース4は、頂壁45及び枠壁48を有する。本実施形態では頂壁45は概ね矩形とされる板状の部材である。また、上部ケース4の枠壁48は複数に分割されて、頂壁45の外周に沿って頂壁45に接続されている。複数に分割されている枠壁48の各間において、フック片47が頂壁45に接続されている。それぞれのフック片47は、サポートプレート2のメインブロック載置部21mにおけるケース止用開口24に嵌め込まれる構成とされる。それぞれのフック片47がケース止用開口24に嵌め込まれることで、サポートプレート2と上部ケース4とのメインブロック載置部21mの載置面方向における相対的な移動が規制される。
上部ケース4の頂壁45には、サポートプレート2の載置部21に対向される側の底面から突出する押圧部46が設けられている。この押圧部46の先端は平面形状とされる。なお、押圧部46の先端は凸状の曲面形状とされても良い。本実施形態の場合、載置部21に載置される荷重検知センサ5を上部ケース4が覆い各ケース止用開口24に対応するフック片47が嵌め込まれた状態では、押圧部46の先端は荷重検知センサ5と接触しているが、接触していなくても良い。
上部ケース4の頂壁45における上面45Sは、図2に示すように、一対のSばねBNに荷重検知センサユニット100が取り付けられた状態では、シートクッションSCの下面と離間しているが、接触していても良い。この上面45Sは平面形状とされる。上面45SはシートクッションSCからの押圧を受ける受圧面であり、当該上面45Sの面積は押圧部46における荷重検知センサ5のスイッチSWと接触する部分の面積よりも大きくされている。
なお、上部ケース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、上部ケース4の一部である押圧部46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、このような上部ケース4の材料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
荷重検知センサ5は、概ね矩形のメインブロック50mと、メインブロック50mに接続されメインブロック50mよりも幅の狭いテールブロック50tとを有する。メインブロック50mにはスイッチSWが設けられている。メインブロック50mの各頂点付近には、貫通孔50Hが形成されている。これら貫通孔50Hは、サポートプレート2の載置部21に形成される複数の貫通孔20Hと重なる位置関係で形成される。テールブロック50tは、メインブロック50mに連結され、メインブロック50mから離れるように延在する。
図3は荷重検知センサの分解図であり、図4は荷重検知センサの断面図である。図3、図4に示すように、本実施形態における荷重検知センサ5は、第1電極シート56と第2電極シート57とスペーサ58と環状部材59と金属板60と金属用接着層70とを主な構成要素として備える。
第1電極シート56は、第1絶縁シート56sと、第1電極56eと、第1端子56cとを有する。
第1絶縁シート56sは、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。この第1絶縁シート56sは、メインブロック56mと、メインブロック56mに接続されるテールブロック56tとから成る。テールブロック56tの形状は、メインブロック56mと反対側の先端部位がテールブロック56tの他の部位よりも狭い幅となっている。また、メインブロック56mには貫通孔56Hが形成されている。なお、貫通孔56Hは、上記荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このような第1絶縁シート56sの材料としては、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。
第1電極56eは、メインブロック56mの概ね中央における一方の面上に設けられている。第1電極56eは、導体の層からなり、例えば略円形の金属印刷層とされる。第1端子56cは、導体の層からなり、例えば略四角形の金属層とされる。第1端子56cは、テールブロック56tの上記先端部位における第1電極56eが設けられている側の面上に設けられている。また、第1電極56eと第1端子56cとは第1配線56wを介して互いに電気的に接続されている。
第2電極シート57は、第2絶縁シート57sと、第2電極57eと、第2端子57cとを有する。
第2絶縁シート57sは、第1電極シート56よりもシートクッションSC(図2)側に配置され、第1絶縁シート56sと同様に樹脂製の絶縁シートとされる。本実施形態の場合、第2絶縁シート57sの厚さは、第1絶縁シート56sの厚さよりも小さくされ、金属板60の厚さ未満とされる。また、第2絶縁シート57sは、第1絶縁シート56sのメインブロック56mと同じ形状のメインブロック57mと、メインブロック57mに接続され第1絶縁シート56sのテールブロック56tと先端部位以外の形状が同じ形状のテールブロック57tとから成る。テールブロック57tの先端部位はテールブロック57tの他の部位よりも狭い幅とされており、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとを重ねたときに、第1絶縁シート56sのテールブロック56tにおける先端部位と第2絶縁シート57sのテールブロック57tにおける先端部位とが互いに重ならないようにされている。また、メインブロック57mには貫通孔57Hが形成されている。なお、貫通孔57Hは、第1絶縁シート56sの貫通孔56Hと同様に、上記荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このような第2絶縁シート57sの材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)又はポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂が挙げられ、第2絶縁シート57sの材料と第1絶縁シート56sの材料とは同じであっても異なっていても良い。
第2電極57eは、第1電極56eと同様の構成とされ、第2絶縁シート57sのメインブロック57mの概ね中央における一方の面上に設けられている。また、第2電極57eが設けられる位置は、第1電極シート56と第2電極シート57とを重ねたときに第1電極56eと重なる位置とされる。第2端子57cは、第1端子56cと同様の構成とされ、テールブロック57tの上記先端部位における第2電極57eが設けられている側の面上に設けられている。また、上記のように、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとを重ねるとき、それぞれの絶縁シートの先端部位が互いに重ならないため、第1端子56c及び第2端子57cは、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとの間に位置せずに露出する。また、第2電極57eと第2端子57cとは第2配線57wを介して互いに電気的に接続されている。
スペーサ58は、第1電極シート56及び第2電極シート57の間に配置され、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。このスペーサ58は、メインブロック58mと、メインブロック58mに接続されるテールブロック58tとから成る。メインブロック58mは、外形が第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sのメインブロック56m,57mの外形と同様とされる。テールブロック58tは、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sのテールブロック56t,57tにおける幅が狭い先端部位を除く形状とされる。このスペーサ58には、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sと同様にして貫通孔58Hが形成されている。なお、貫通孔58Hは、上記荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このようなスペーサ58の材料としては、第1絶縁シート56s及び第2絶縁シート57sと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。なお、スペーサ58の材料は、第1絶縁シート56s又は第2絶縁シート57sの材料と同じであっても異なっていても良い。
また、スペーサ58のメインブロック58mは、スペーサ58の一方の面側から他方の面側にわたって貫通する開口58cを有する。この開口58cを介して第1電極56eと第2電極57eとが互いに対向する。開口58cの周縁形状は、例えば略円形であり、開口58cは、その直径が第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも大きくなるように形成される。従って、スペーサ58が第1電極シート56及び第2電極シート57と重ね合わせられた場合、スペーサ58の開口58cの周縁は第1電極56e及び第2電極57eの外側とされる。
さらに、スペーサ58は、開口58c内の空間と荷重検知センサ5の外部の空間とを連通するスリット58bを有する。このスリット58bは、第1電極シート56、スペーサ58、第2電極シート57をそれぞれ重ねたときに、エアベントとなる。エアベントは、開口58c内の空気を荷重検知センサ5の外部に抜くための通路である。
なお、スペーサ58と第1電極シート56の第1絶縁シート56sとの間、及び、スペーサ58と第2電極シート57の第2絶縁シート57sとの間の双方には樹脂用接着層10が配置される。この樹脂用接着層10は、便宜上、図3では省略している。樹脂用接着層10は、第1絶縁シート56sとスペーサ58及び第2絶縁シート57sとスペーサ58を貼り合わすものである限り特に限定されない。また、樹脂用接着層10は、第1絶縁シート56sとスペーサ58との間及び第2絶縁シート57sとスペーサ58との間の面全体に配置されていても良く、当該間の一部に配置されていても良い。なお、樹脂用接着層10の材料は、後述する金属用接着層70の材料と同じであっても良い。樹脂用接着層10には、金属用接着層70の貫通孔70Hと同様の貫通孔が設けられる。
環状部材59は、スペーサ58の開口58c内に配置される環状の部材である。環状部材59の外径はスペーサ58の開口58cの直径よりも小さくされる。従って、環状部材59の外周面は、スペーサ58と離間された状態で配置されるが、当該環状部材59の外周面の全部又は一部がスペーサ58と接していても良い。環状部材59の内径は第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも大きくされる。環状部材59の高さは、第1電極シート56とスペーサ58との間の樹脂用接着層10の厚さと、第2絶縁シート57sとスペーサ58との間の樹脂用接着層10の厚さと、スペーサ58の厚さとの合計と同程度とされる。なお、環状部材59は、第1電極シート56のシート面を平面視した場合に、環状部材59と第1電極56e及び第1電極56eとは重ならない。
このような環状部材59の材料としては、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57s、スペーサ58と同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。なお、環状部材59の材料と、スペーサ58、第1絶縁シート56s又は第2絶縁シート57sの材料とは同じであっても異なっていても良い。但し、スペーサ58の膨張により環状部材59との高さが変化することを低減するためには、スペーサ58と環状部材59とが同じ材料とされることが好ましい。
また、環状部材59は、環状部材59の開口内の空気を抜くための通気口59bを有する。通気口59bは、スペーサ58のスリット58bを通じて、荷重検知センサ5の外部と連通する。本実施形態の通気口59bは、環状部材59の高さ方向の一端から他端までにわたって切り込まれるスリットとされているが、環状部材の外周面から内周面までにわたって貫通する貫通孔であっても良い。なお、本実施形態の環状部材59の場合、通気口59bによって環状部材59の周方向の一部が途切れている。この環状部材59の周方向に沿った途切れ部位の長さは、その途切れ部位を含む環状部材59の周方向全体の長さの1/5以下であることが好ましい。また、本実施形態では、途切れ部位が1箇所であるが、複数箇所あっても良い。但し、途切れ部位が複数箇所である場合、環状部材59の周方向に沿った途切れ部位の合計の長さは、各箇所の途切れ部位を含む環状部材59の周方向全体の長さの1/3以下であることが好ましい。このように、環状部材59は、輪のような形で延在する限り、1箇所又は断続的に途切れている場合も含まれる。但し、環状部材59が複数の部材に分かれることで組み立て工数が増えることを抑制する観点や、環状部材59が複数の部材に分かれることで振動等で環状部材が偏って配置され荷重が変化することを抑制する観点から、途切れている箇所は、1箇所以下であることが好ましい。
金属板60は、金属用接着層70により第2絶縁シート57sの一方の面に貼り付けられる。本実施形態では、金属板60は、第2絶縁シート57sの一部であるメインブロック57mのシートクッションSC側の面に貼り付けられる。この金属板60には貫通孔60Hが形成されている。なお、貫通孔60Hは、上記荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このような金属板60の材料としては、特に限定するものではないが、例えば銅やステンレス鋼等が挙げられる。
金属用接着層70は、第2絶縁シート57sと金属板60とを接着する接着層である。例えば、粘着剤、接着剤、PETや不織布などの基材の両面に接着層を設けて構成される両面テープ等が金属用接着層70として挙げられる。金属用接着層70の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化樹脂等が挙げられる。なお、上記の粘着剤としては、例えば、シリコン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、アクリル系粘着剤等が挙げられる。ここで、金属用接着層70のガラス転移点Tgとしては、85℃以上であることが好ましい。ガラス転移点Tgが、85℃以上であることで、炎天下の自動車の車内の様に高温になる環境においても、流動しづらいため、金属用接着層70の流動による着座の誤検知を抑制することができる。
このような金属用接着層70は、第2絶縁シート57sのメインブロック57mと金属板60との間に配置される。第2絶縁シート57sと金属板60とは、スペーサ58の開口58cの内側の一部において金属用接着層70で互いに接着され、当該開口58cの内側の他の一部において非接着とされる。この非接着とされる部分は、本実施形態では空間で成る空間部80とされる。従って、本実施形態の場合、第2絶縁シート57sと金属板60との間におけるスペーサ58の開口58cの内側には、金属用接着層70の一部と空間部80との双方が介在する。本実施形態の金属用接着層70は、スペーサ58の開口58cの内側に位置する第1接着部70xと、スペーサ58の開口58cの外側に位置する第2接着部70yとを有する。第1接着部70xは、スペーサ58の開口58cの中心を通りスペーサ58に対して垂直な直線VL(図4)上の位置を含んでいる。つまり、第1接着部70xは、平面視において開口58cの中心と重なって配置されている。
図5は、金属板を一面側から平面視した様子を示す図である。図5では、金属板60が実線で示され、金属用接着層70が破線で示され、スペーサ58の開口58cが一点鎖線で示されている。図5に示すように、金属用接着層70の外形の一部は金属板60の外形と重なり、金属用接着層70の第1接着部70xと空間部80との境界の一部はスペーサの58の開口58cの外形と重なっている。なお、図5では、実線と破線と一点鎖線とを見易くするため、当該線が重なっている部分はずらして示している。
本実施形態の第1接着部70xは概ね真っ直ぐに延伸する帯状に形成されており、第1接着部70xの一端側は開放端とされ、第1接着部70xの他端側は第2接着部70yと連結される。第2接着部70yと連結されている部分以外の第1接着部70xの周囲は、空間部80により囲まれる。第1接着部70xにおける開放端の外縁は円弧状に形成されており、当該円弧の中心は平面視においてスペーサ58の開口58cの中心上に位置している。
第2接着部70yは、本実施形態では、第1接着部70xの表面積よりも大きい表面積を有する。この第2接着部70yの外形は金属板60の外形と概ね同じとされており、当該第2接着部70yには貫通孔70Hが形成されている。このため、金属板60は平面視においてスペーサ58の開口58Cの内側で第1接着部70xによって第2絶縁シート57sと接着されるとともに、スペーサ58の開口58Cの外側でも第2接着部70yによって第2絶縁シート57sと接着されている。なお、貫通孔70Hは、上記荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。
第2絶縁シート57sと金属板60との間におけるスペーサ58の開口58cの外側には、第2接着部70yに加えて空気抜き用スリット70bが形成されている。空気抜き用スリット70bは、第2絶縁シート57sと金属板60との接着時等において、空間部80に存在する空気を抜くために設けられるスリットである。本実施形態の場合、空気抜き用スリット70bは、第1接着部70xを囲む空間部80と外部とを連通するように設けられる。また、空気抜き用スリット70bの数は本実施形態では1つであるが複数であっても良い。また、空気抜き用スリット70bの形状は本実施形態では真っ直ぐに延伸する帯状であるが網目状又は格子状等であっても良く、様々な形状を採用し得る。なお、貫通孔70H及び空気抜き用スリット70bは空間である。従って、本実施形態の場合、第2絶縁シート57sと金属板60との間において非接着とされる部分としては、スペーサ58の開口58cの内側に位置する空間部80と、当該開口58cの外側に位置する貫通孔70H及び空気抜き用スリット70bとを有する。
空間部80は、上記のように、スペーサ58の開口58cと平面視において重なる領域のなかで第1接着部70x以外の領域とされる。従って、図5に示すように、金属板60を金属用接着層70とは反対の面側から平面視した場合に、空間部80は、スペーサ58の開口58c及び第1接着部70xと重ならない。但し、空間部80は、スペーサ58の開口58cの外側にまで広がっていても良く、当該開口58cよりも狭くされていても良い。なお、第1接着部70xは、金属板60を金属用接着層70とは反対の面側から平面視した場合、スペーサ58の開口58cの中心を含む中央部分からその開口58cの縁の一部分に向かって真っ直ぐに延伸している。
以上の構成要素を組み合わせることで荷重検知センサ5が構成される。すなわち、スペーサ58の開口58c内に環状部材59が配置された状態で、スペーサ58の一方の面側には第1電極シート56が樹脂用接着層10により接着される。また、第2電極シート57の第2絶縁シート57sと金属板60とが金属用接着層70により接着され、当該第2絶縁シート57sがスペーサ58の他方の面側に樹脂用接着層10により接着されることで荷重検知センサ5が構成される。
この荷重検知センサ5では、それぞれの貫通孔56H,57H,58H,70Hが互いに重なり、貫通孔50Hとなる。また、スペーサ58の開口58cの一方の開口面側に露出している第1電極シート56の第1電極56eと、その開口58cの他方の開口面側に露出している第2電極シート57の第2電極57eとが互いに対向してスイッチSWを構成する。
さらに、これら第1電極56e及び第2電極57eの双方に環状部材59が接する。具体的には、環状部材59の一方の端部が開口58cの内周に沿って第1電極シート56の第1電極56eと接し、当該環状部材59の他方の端部が開口58cの内周に沿って第2電極シート57の第2電極57eと接する。従って、環状部材59は、第1電極シート56と第2電極シート57とを支え得る。但し、環状部材59は、第1電極シート56の第1電極56eと接しているが、当該第1電極56eと非接着とされる。同様に、環状部材59は、第2電極シート57の第2電極57eと接しているが、当該第2電極57eと非接着とされる。
また、荷重検知センサ5では、環状部材59の外周面は、スペーサ58と離間された状態で配置され、環状部材59の通気口59bは、スペーサ58のスリット58bを通じて、荷重検知センサ5の外部と連通する。なお、環状部材59の外周面の一部がスペーサ58と接していても良い。つまり、環状部材59の外周面は、少なくともスペーサ58の一部と離間されていれば良い。
このような荷重検知センサ5の第1端子56c及び第2端子57cには、不図示の制御装置に接続される信号ケーブル19がそれぞれ接続される。第1端子56c及び第2端子57cとそれぞれの信号ケーブル19とは導電性ペーストやはんだ付け等により接続される。
以上の構成の荷重検知センサ5は、図2に示すように、サポートプレート2に配置される。具体的には、スイッチSWを有する荷重検知センサ5のメインブロック50mがサポートプレート2のメインブロック載置部21m上に配置され、荷重検知センサ5のテールブロック50tがサポートプレート2のテールブロック載置部21t上に配置される。また、テールブロック50tに設けられる第1端子56c及び第2端子57cはテールブロック載置部21tからはみ出た状態とされる。従って、第1端子56c及び第2端子57cは、サポートプレート2と重ならない領域に位置する。そして、荷重検知センサ5の第1端子56c、第2端子57cに接続されるそれぞれの信号ケーブル19はサポートプレート2から離れるように導出される。
このように、荷重検知センサ5がサポートプレート2上に配置された状態で、信号ケーブル19が接続された第1端子56c及び第2端子57cを含むテールブロック50tの端部は、保護樹脂18により被覆されている。なお、保護樹脂18は、例えば、ポリアミド系、ポリイミド系、オレフィン系、ウレタン系、アクリル系等の熱可塑性樹脂や光硬化樹脂等の樹脂から成る。
また、上記のように、サポートプレート2に載置される荷重検知センサ5を上部ケース4が覆いそれぞれのケース止用開口24にそれぞれのフック片47が嵌め込まれた状態では、押圧部46は、荷重検知センサ5の金属板60のうちスイッチSWと重なる位置に先端が接触する。また、この状態では、各リブ49は、荷重検知センサ5の貫通孔50H及びサポートプレート2の貫通孔20Hを挿通する。従って、サポートプレート2と第1絶縁シート56sとが接着されていない状態であっても、荷重検知センサ5のスイッチSWと上部ケース4の押圧部46との相対的な移動が規制される。すなわち、リブ49は、サポートプレート2の面方向おける荷重検知センサ5とサポートプレート2との相対的な移動を規制する移動規制部材と理解できる。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット100による荷重の検知について説明する。
図6は、荷重検知センサユニットのオン状態を示す図である。座席装置に人が着座すると、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、上部ケース4の上面45Sに接触して、上面45S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、図6に示すように、押圧部46の先端が、荷重検知センサ5における第2電極シート57の金属板60を押圧し、金属板60の撓みにより、第2絶縁シート57sのメインブロック57mが環状部材59の開口内に入り込むように撓む。このため、第2電極57eは第1電極56e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。そして、信号ケーブル19に接続される図示せぬ車両用制御ユニットにより着座が検知される。このとき、本実施形態では、第1絶縁シート56sのメインブロック56mのサポートプレート側の面はサポートプレート2に接着されていないため、少なくともスイッチSWの周辺部分は金属板60の撓み方に追随するように変形することができるので、スイッチSWがオンし易い。
なお、第2電極シート57が撓むとき、環状部材59の開口及びスペーサ58の開口58cの空気はスリット58bを介して排出される。従って、第1電極シート56及び第2電極シート57の撓みが環状部材59の開口及びスペーサ58の開口58c内の空気によって抑制されるといったことが回避され、荷重検知センサ5のスイッチSWは適切にオン状態となる。
以上のとおり、本実施形態の荷重検知センサ5は、一対の絶縁シート56s,57sと、スペーサ58と、一対の電極56e,57eと、金属板60とを備える。スペーサ58は、一対の絶縁シート56s,57sの間に介在され、開口58cが形成されている。一対の電極56e,57eは、一対の絶縁シート56s,57sそれぞれに設けられ、スペーサ58の開口58cを介して互いに対向する。金属板60は、一対の絶縁シート56s,57sの一方の絶縁シート57sのうちスペーサ側の面とは逆の面側に、一対の電極56e,57eと平面視において重なるよう配置される。
また、本実施形態の荷重検知センサ5は、金属板60と一方の絶縁シート57sとの間に配置される接着層として金属用接着層70を備える。また、本実施形態の荷重検知センサ5では、金属板60と一方の絶縁シート57sとは、開口58cの内側の一部において金属用接着層70で互いに接着され、当該開口58cの内側の他の一部において非接着とされる。この非接着とされる部分は、本実施形態では空間部80である。
このような荷重検知センサ5では、金属板60が押圧された場合にはその金属板60が撓み、その撓みに応じて金属板60と接着される絶縁シート57sがスペーサ58の開口58cに入り込むように変形する。これにより一対の電極56e,57eが接触して荷重検知センサ5がオンとなり、荷重を検知する。なお、金属板60の撓みに応じて絶縁シート57sが開口に入り込むように変形したときに、一対の電極56e,57e間の抵抗値や静電容量値が変化して、荷重検知センサがオンとなるようにしても良い。
金属板60が押圧された場合、絶縁シート57sが開口58cに入り込むように変形するため、当該開口58c内に入り込んだ部分の金属板60と絶縁シート57sとの間の金属用接着層70にはせん断力が働いている。本実施形態の荷重検知センサ5では、上記のように、金属板60と絶縁シート57sとが開口58cの内側の一部において非接着とされていることで、金属板60と絶縁シート57sとが当該開口58cの内側の全体において金属用接着層70で互いに接着される場合に比べて、金属用接着層70に働くせん断力を軽減することができる。このため、金属板60と絶縁シート57sとが開口58cの内側の全体において金属用接着層70で互いに接着される場合に比べると、本実施形態の荷重検知センサ5が置かれる温度環境に応じて金属用接着層70に働くせん断力の変化が小さくなる。従って、本実施形態の荷重検知センサ5によれば、荷重検知センサ5がオンとなるときの荷重の誤差を低減することができる。
ところで、上記のように高温環境下では接着層が軟化する傾向にあるため、当該接着層に押し癖がつき易い。しかし、本実施形態の荷重検知センサ5では、金属板60と絶縁シート57sとは、開口58cの内側の全体において非接着とされるのではなく、当該開口58cの内側の一部において金属用接着層70の一部である第1接着部70xで互いに接着されている。このため、スペーサ58の開口58cを介して互いに対向する一対の電極56e,57eと平面視において重なるよう配置される金属板60に対する押圧が解除され、非押圧時の位置にまで金属板60が戻るときに、当該位置にまで金属板60が樹脂製の絶縁シート57sを戻すことができる。また、本実施形態の荷重検知センサ5では、金属板60と絶縁シート57sとは開口58cの内側の一部において非接着とされている。従って、本実施形態の荷重検知センサ5が高温環境下に置かれる場合であっても、樹脂製の絶縁シート57sに押し癖がつき難くなり、当該押し癖に起因して着座等に応じて加わる荷重の誤検知を抑制することができる。こうして、本実施形態の荷重検知センサ5は、適切に荷重を検知することができる。
本実施形態の金属用接着層70の少なくとも一部は、スペーサ58の開口58cの中心と重なって配置される。金属板60の撓みに応じてスペーサ58の開口58cに入り込むように変形する絶縁シート57sの変形量は、当該開口58cの中心に近いほど大きくなり易い。これに対し、金属用接着層70がこの開口58cの中心と重なって配置される場合、絶縁シート57sの変形量が大きくても、金属板60によって非押圧時の位置にまで絶縁シート57sを戻し易くなる。従って、金属用接着層70の少なくとも一部がスペーサ58の開口58cの中心と重なって配置されることで、絶縁シート57sに押し癖がより一段とつき難くなる。
また本実施形態の金属用接着層70は、スペーサ58の開口58cの内側に位置する第1接着部70xと、当該開口58cの外側に位置する第2接着部70yとを有する。従って、金属板60の撓みが生じない開口58cの外側部分で、金属板60と絶縁シート57sとを確実に接着することが可能になり、金属板60と絶縁シート57sとの相対的な位置関係にずれが生じることを抑制できる。
また本実施形態では、金属板60を金属用接着層70とは反対の面側から平面視した場合に、第1接着部70xは開口58cの中心を含む一部の領域とされ、空間部80は少なくとも開口58cにおける第1接着部70x以外の領域とされる。金属板60の撓みに応じてスペーサ58の開口58cに入り込むように変形する絶縁シート57sの曲率は、当該開口58cの中心と開口縁との間で大きくなり、その間の金属用接着層70により大きいせん断力が働き易くなる。これに対し、スペーサ58の開口58cの中心を含む金属用接着層70の第1接着部70x以外の部分が空間部80とされた場合、開口58cの中心と開口縁との間に金属用接着層70を概ね非配置とすることができるため、当該金属用接着層70に働くせん断力をより一段と軽減することができる。また、第1接着部70xが開口58cの中心を含むことで、上記のように絶縁シート57sの変形量が大きくても、金属板60によって非押圧時の位置にまで絶縁シート57sを戻し易くなり、当該絶縁シート57sに押し癖がより一段とつき難くなる。
また本実施形態の場合、第1接着部70xと第2接着部70yとは連結されている。この場合、第1接着部70xと第2接着部70yとが隔離されている場合に比べると金属用接着層70が製造し易くなる。また、第1接着部70xと第2接着部70yとが隔離されている場合に比べると、当該第1接着部70xと第2接着部70yとの相対的な位置関係にずれが生じ難くなる。従って、スペーサ58の開口58cの内側に配置される金属用接着層70に働くせん断力の接着部70x,70y間ばらつきが小さく成り易く、オン荷重のばらつきを抑制することができる。
また本実施形態の場合、金属板60と一方の絶縁シート57sとの間には、空気抜き用スリット70bが設けられている。この場合、絶縁シート57sと金属板60との接着時等や荷重検知センサ使用時において空間部80等に存在する空気が抜け易くなる。従って、余分な空気が存在することによって、荷重検知センサ5がオンとなるときの荷重の誤差を低減することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサ5では、スペーサ58の開口58c内に環状部材59が配置されている。このため、第1電極シート56の開口内周部分と第2電極シート57の開口内周部分とが環状部材59に支えられる。この環状部材59は、スペーサ58の開口58cに露出する第1電極シート56及びスペーサ58の開口58cに露出する第2電極シート57の双方に非接着とされている。このため、第1電極シート56及び第2電極シート57の少なくとも一方にでも環状部材59が樹脂用接着層10で接着される場合に比べると、当該樹脂用接着層10の温度変化による影響を受けなくなる。
すなわち、樹脂用接着層10は、高温環境下では軟化し、低温環境下では硬質化し易い傾向にある。このため、環状部材59がない場合には、スペーサ58の開口58cのエッジ部分おける樹脂用接着層10が温度環境に応じて変化してそのスペーサ58の開口58cに入り込むように撓む第1電極シート56及び第2電極シート57の撓み方が変化する。この撓み方の変化によって第1電極56eと第2電極57eとが接触するために必要な荷重が変化する。これに対し、本実施形態では、スペーサ58の開口58c内に配置される環状部材59は非接着とされるため、環状部材59の開口のエッジ部分では樹脂用接着層10による温度環境の変化が生じない。このため、第2電極シート57が押圧されて環状部材59の開口に入り込むように撓む撓み方が概ね変化しない。従って、第1電極シート56及び第2電極シート57の少なくとも一方にでも環状部材59が接着層で接着される場合に比べると、第1電極56eと第2電極57eとが接触するために必要な荷重が変化することを抑止できる。
また、環状部材59があることで、樹脂用接着層10に荷重が加わりにくくなり、樹脂用接着層10がクリープ変形しづらく、仮に荷重検知センサ5が長期的に押圧されることで樹脂用接着層10がクリープ変形しても、第1電極シート56と第2電極シート57との間の距離は環状部材59により概ね一定に保持される。この結果、クリープ変形に伴って第1電極56eと第2電極57eとが接触するために必要な荷重が変化することを低減し得る。
また、本実施形態の環状部材59は、スペーサ58の開口58cに露出する第1電極シート56及びスペーサ58の開口58cに露出する第2電極シート57の双方に接している。このため、スペーサ58の開口58cに露出する第1電極シート56及びスペーサ58の開口58cに露出する第2電極シート57と環状部材59との間に隙間がないので、当該第1電極シート56及び第2電極シート57を環状部材59がより安定して支えることができる。従って、第1電極56eと第2電極57eとが接触するために必要な荷重の変化をより一段と低減することができる。
また、本実施形態の環状部材59の外周面は、スペーサ58と離間されている。このため、荷重検知センサ5が高温環境下に存在することでスペーサ58と第1電極シート56との間の樹脂用接着層10及びスペーサ58と第2電極シート57との間の樹脂用接着層10が軟化して開口58cに流動したとしても、環状部材59とスペーサ58との隙間に収めることができる。従って、軟化した樹脂用接着層10が環状部材59と第1電極シート56や第2電極シート57との間に流動することを回避することができる。この結果、第1電極56eと第2電極57eとが接触するために必要な荷重の変化をより一段と低減することができる。
また、本実施形態の環状部材59は、環状部材59の開口内の空気を抜くための通気口59bを有している。このため、第2電極シート57が環状部材59の開口内に入り込むように撓んで、第1電極56eと第2電極57eとが接触するときに、環状部材59の開口の空気が通気口59bから排出される。従って、第2電極シート57の撓みが環状部材59の開口内の空気によって抑制されるといったことが回避され、荷重検知センサ5が誤検知することを抑止することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態として荷重検知センサユニットを説明する。なお、上記において説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、特に説明する場合を除き、重複する説明は省略する。
図7は、第2実施形態の荷重検知センサの構成を示す分解図である。図7に示すように、本実施形態における荷重検知センサ5は、第1電極シート110と第2電極シート130とスペーサ150と金属板60と金属用接着層160とを主な構成要素として備える。
第1電極シート110は、第1絶縁シート111と、第1導電層112とを有する。
第1絶縁シート111は、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。この第1絶縁シート111は、メインブロック111mと、メインブロック111mに接続されるテールブロック111tとから成る。テールブロック111tは、メインブロック111mと反対側の先端部位がテールブロック111tの他の部位より幅が狭い形状とされる。また、メインブロック111mには貫通孔116が形成されている。なお、貫通孔116は、荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。また、テールブロック111tの中央付近には空気抜き口113が形成されている。このような第1絶縁シート111の材料として、例えば、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。
第1導電層112は、第1電極120と、第1端子121と、第1配線122とを有し、第1絶縁シート111の一方の面上に設けられている。図7では、理解し易いように、第1導電層112と第1絶縁シート111とを分解して記載し、第1絶縁シート111に第1導電層112の配置位置が破線で示されている。
第1電極120は、メインブロック111mの概ね中央に設けられている。第1電極120は、導体の層からなり、例えば略円形の金属印刷層とされる。第1端子121は、導体の層からなり、例えば略四角形の金属印刷層とされる。第1端子121は、テールブロック111tの上記先端部位に設けられている。また、第1電極120と第1端子121とは第1配線122を介して互いに電気的に接続されている。
第2電極シート130は、第2絶縁シート131と、第2導電層132とを有する。
第2絶縁シート131は、第1絶縁シート111と同様に樹脂製の絶縁シートとされる。また、第2絶縁シート131は、第1絶縁シート111のメインブロック111mと同じ形状のメインブロック131mと、メインブロック131mに接続され第1絶縁シート111のテールブロック111tと同じ形状のテールブロック131tとから成る。ただし、第1絶縁シート111と第2絶縁シート131とが重ね合わされたときに、第1絶縁シート111のテールブロック111tにおける先端部位と第2絶縁シート131のテールブロック131tにおける先端部位とが互いに重ならないようにされている。また、メインブロック131mには貫通孔136が形成されている。なお、貫通孔136は、第1絶縁シート111の貫通孔116と同様に、荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。本実施形態では、第2絶縁シート131の厚さは、第1絶縁シート111の厚さよりも小とされる。このような第2絶縁シート131の材料として、第1絶縁シート111の材料と同じ材料が挙げられ、第2絶縁シート131の材料と第1絶縁シート111の材料とは同じであっても異なっていても良い。
第2導電層132は、第2電極140と、第2端子141と、第2配線142とを有し、第2絶縁シート131の一方の面上に設けられている。第2絶縁シート131の一方の面は、第1導電層112が設けられる第1絶縁シート111の一方の面と対向する面である。図7では、理解し易いように、第2導電層132と第2絶縁シート131とを分解して記載し、第2絶縁シート131に第2導電層132の配置位置が破線で示されている。
第2電極140は、メインブロック131mの概ね中央に設けられている。第2電極140は、導体の層からなり、例えば金属印刷層とされる。本実施形態の第2電極140は、概ね円形の中央電極部143と中央電極部143の外周を囲み概ね円形の環状の外側電極部144と、中央電極部143と外側電極部144との間に設けられ中央電極部143と外側電極部144とに接続される連結電極部145とを含む。中央電極部143と外側電極部144との間には開口140Hが形成されている。この開口140Hは、平面視において中央電極部143の外周を概ね囲っている。なお、第2電極140の外側電極部144は中央電極部143の外周の少なくとも一部を囲っていれば良く、外側電極部144は周方向において途切れて形成されても良い。
第2端子141は、導体の層からなり、例えば略四角形の金属印刷層とされる。第2端子141は、テールブロック131tの上記先端部位に設けられている。また、第2電極140と第2端子141とは第2配線142を介して互いに電気的に接続されている。なお、上記のように、第1絶縁シート111と第2絶縁シート131とが重ね合わされたとき、それぞれの絶縁シートの先端部位が互いに重ならない。このため、第1端子121及び第2端子141は、第1絶縁シート111と第2絶縁シート131との間に位置せずに露出する。
スペーサ150は、第1絶縁シート111及び第2絶縁シート131の間に配置され、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。このスペーサ150は、メインブロック150mと、メインブロック150mに接続されるテールブロック150tとから成る。メインブロック150mの外形は、第1絶縁シート111、第2絶縁シート131のメインブロック111m,131mの外形と同様とされる。スペーサ150のメインブロック150mには、第1絶縁シート111のメインブロック111m、第2絶縁シート131のメインブロック131mと同様にして貫通孔156が形成されている。なお、貫通孔156は、荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このようなスペーサ150の材料として、第1絶縁シート111及び第2絶縁シート131と同様の材料を挙げることができる。なお、スペーサ150の材料は、第1絶縁シート111又は第2絶縁シート131の材料と同じであっても異なっていても良い。
また、このスペーサ150のメインブロック150mの中央付近には、概ね円形の開口150Hが形成されている。また、スペーサ150にはスリット151が形成されている。このスリット151は、テールブロック150tにおけるメインブロック150m側と反対側から開口150Hまで延在する。従って、スリット151は開口150Hと連通する。
また、スペーサ150の両面には、第1絶縁シート111と第2絶縁シート131とに接着される不図示の樹脂用接着層が配置されている。この樹脂用接着層は、第1絶縁シート111とスペーサ150及び第2絶縁シート131とスペーサ150を貼り合わせるものである限り特に限定されない。また、樹脂用接着層は、第1絶縁シート111の全面及び第2絶縁シート131の全面に配置されていても良く、これら面の一部に配置されていても良い。なお、樹脂用接着層の材料として、上記第1実施形態における樹脂用接着層10と同様の材料を挙げることができる。また、樹脂用接着層には、スペーサ150の貫通孔156と同様の貫通孔が設けられる。
図8は、第1絶縁シートとスペーサとが重ね合わされた状態を示す図であり、スペーサ150側から見る平面図である。図8に示すように、第1絶縁シート111とスペーサ150とが重ね合わされ、第1絶縁シート111を平面視すると、第1電極120の縁はスペーサ150の開口150Hの外側に位置する。つまり、スペーサ150の開口150Hの第1絶縁シート111側は第1電極120によって覆われ、第1電極120の一部は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置している。また、第1電極120は、スペーサ150の開口150Hの中心150cと重なっている。また、第1絶縁シート111の空気抜き口113は、スペーサ150のスリット151と重なる。
図9は、第2絶縁シートとスペーサとが重ね合わされた状態を示す図であり、スペーサ150側から見る平面図である。図9に示すように、第2絶縁シート131とスペーサ150とが重ね合わされ、第2絶縁シート131を平面視すると、第2電極140の中央電極部143と連結電極部145の一部とがスペーサ150の開口150Hの内側に位置する。また、連結電極部145の他の一部と外側電極部144とがスペーサ150の開口150Hの外側に位置する。また、第2電極140の中央電極部143は、スペーサ150の開口150Hの中心150cと重なっている。また、上記のように、第2電極140の開口140Hは、中央電極部143と外側電極部144との間に形成され、中央電極部143の外周を概ね囲っている。このため、第2電極140の開口140Hは、平面視においてスペーサ150の開口150Hの一部と重なるとともに、スペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143の外周を概ね囲っている。
図7に示すように、金属板60は、第2絶縁シート131におけるスペーサ150側の面とは逆の面側に配置される。金属板60の外形は、第2絶縁シート131のメインブロック131mの外形と同様とされる。この金属板60には貫通孔60Hが形成されている。なお、貫通孔60Hは、荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。このような金属板60の材料として、例えば銅やステンレス鋼等が挙げられる。
金属板60は、第2絶縁シート131に接着される。具体的には、金属板60は、当該金属板60と第2絶縁シート131のメインブロック131mとの間に配置される金属用接着層160により、第2絶縁シート131のメインブロック131mにおけるスペーサ150側の面とは逆の面に接着される。つまり、金属用接着層160は、第2絶縁シート131と金属板60とを接着する接着層である。金属用接着層160として、例えば、粘着剤、接着剤、PETや不織布などの基材の両面に接着層を設けて構成される両面テープ等が挙げられる。金属用接着層160の材料として、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化樹脂等が挙げられる。なお、上記の粘着剤としては、例えば、シリコン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、アクリル系粘着剤等が挙げられる。ここで、金属用接着層160のガラス転移点Tgは、85℃以上であることが好ましい。ガラス転移点Tgが85℃以上であることで、炎天下の自動車の車内のように高温になる環境においても、金属用接着層160は流動しにくくなる。このため、金属用接着層160の流動による荷重の誤検知を抑制することができる。
本実施形態の金属用接着層160は、概ね円形の中央接着部163と中央接着部163の外周を囲む環状の外側接着部164と、中央接着部163と外側接着部164との間に設けられ中央接着部163と外側接着部164とに接続される連結接着部165とから成る。中央接着部163と外側接着部164との間には開口160Hが形成されている。この開口160Hは、平面視において中央接着部163の外周を概ね囲っている。中央接着部163の形状は、上記第2電極140の中央電極部143と同様の形状とされる。連結接着部165の形状は、第2電極140の連結電極部145と同様の形状とされる。外側接着部164の外形は、第2絶縁シート131のメインブロック131mの外形と同様とされる。金属用接着層160の開口160Hの縁の形状は、上記第2電極140の開口140Hの縁の形状と同様とされる。また、外側接着部164には、貫通孔166が形成されている。なお、貫通孔166は、荷重検知センサ5の貫通孔50Hの一部である。
金属用接着層160によって金属板60が第2絶縁シート131に接着された状態で、第2絶縁シート131のメインブロック131mは金属板60によって覆われる。また、金属用接着層160を平面視すると、中央接着部163と第2電極140の中央電極部143とが互いに重なり、連結接着部165と第2電極140の連結電極部145とが互いに重なる。また、金属用接着層160の開口160Hの縁と第2電極140の開口140Hの縁とが概ね一致する。つまり、中央接着部163の縁は第2電極140の中央電極部143の縁と概ね一致し、連結接着部165の縁は第2電極140の連結電極部145の縁と概ね一致し、外側接着部164の内周縁は第2電極140の外側電極部144の内周縁と概ね一致している。
ここで、上記のように、平面視において第2電極140の中央電極部143と連結電極部145の一部とがスペーサ150の開口150Hの内側に位置する。このため、平面視においてスペーサ150の開口150Hの内側には、中央接着部163と連結接着部165の一部とが配置される。従って、スペーサ150の開口150Hの内側において、第2絶縁シート131における中央接着部163と連結接着部165の一部とが設けられる部位が金属板60に接着される。また、上記のように、第2電極140の開口140Hは、平面視においてスペーサ150の開口150Hの一部と重なるとともに、スペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143の外周を概ね囲っている。このため、金属用接着層160の開口160Hは、平面視においてスペーサ150の開口150Hの一部と重なるとともに、スペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143の外周を概ね囲っている。このため、スペーサ150の開口150Hの内側において、第2絶縁シート131における金属用接着層160の開口160Hと重なる部位は、金属板60に非接着とされる。従って、金属板60と第2絶縁シート131とは、スペーサ150の開口150Hの内側の一部において金属用接着層160で互いに接着され、開口150Hの内側の他の一部において非接着とされている。そして、中央接着部163と連結接着部165の一部とが、スペーサ150の開口150Hの内側に位置する第1接着部となり、連結接着部165の他の一部と外側接着部164とがスペーサ150の開口150Hの外側に位置する第2接着部となる。このため、第1接着部と第2接着部との一部は連結されており、金属板60を金属用接着層160とは反対の面側から平面視した場合に、第1接着部は開口150Hの中心150cと重なっている。また、金属板60は平面視においてスペーサ150の開口150Hの内側でこの第1接続部によって第2絶縁シート131と接着されるともに、スペーサ150の開口150Hの外側でも上記の第2接着部によって第2絶縁シート131と接着されている。
また、スペーサ150の開口150Hの内側において金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる領域は、第2電極140の開口140Hの内側となる。このため、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされている開口150Hの内側の一部には、第2電極140が位置せず、当該開口150Hの内側の一部において第2電極140と第1電極120とは互いに重ならない。また、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされるこの開口150Hの内側の一部は、平面視において中央電極部143の外周を概ね囲う。
以上のように、第2絶縁シート131と金属板60とが金属用接着層160により接着され、当該第2絶縁シート131がスペーサ150の一方の面側に樹脂用接着層により接着される。また、スペーサ150の他方の面側には第1絶縁シート111が樹脂用接着層により接着されることで荷重検知センサ5が構成される。
よって、本実施形態の荷重検知センサ5では、それぞれの貫通孔60H,116,136,156,166が互いに重なり、貫通孔50Hとなる。また、上記のように、スペーサ150の開口150Hの第1絶縁シート111側は第1電極120によって覆われ、第2電極140の中央電極部143と連結電極部145の一部とがスペーサ150の開口150Hの内側に位置する。このため、第1電極120と第2電極140の中央電極部143とがスペーサ150の開口150Hを介して互いに対向する。このような第1電極120と第2電極140の中央電極部143とによってスイッチSWが構成される。また、金属板60は、上記のように第2絶縁シート131のメインブロック131mを覆うため、当該金属板60は平面視において第1電極120及び第2電極140と重なる。
また、スペーサ150のスリット151は、通風路とされる。上記のように、スリット151は開口150Hと連通し、第1絶縁シート111の空気抜き口113は、スペーサ150のスリット151と重なっている。従って、スペーサ150の開口150Hと空気抜き口113が通風路で連通する。
また、上記第1実施形態と同様に、第1端子121及び第2端子141には、信号ケーブル19がそれぞれ接続される。また、荷重検知センサ5がサポートプレート2上に配置された状態で、信号ケーブル19が接続された第1端子121及び第2端子141を含むテールブロック50tの端部は、保護樹脂18により被覆される。また、空気抜き口113はサポートプレート2のテールブロック載置部21tからはみ出た状態とされるとともに、上記保護樹脂18により被覆されない。
以上説明したように、本実施形態の荷重検知センサ5は、一対の絶縁シート111,131と、一対の絶縁シート111,131の間に介在されるスペーサ150と、一対の絶縁シート111,131それぞれに設けられる一対の電極120,140と、金属板60と、金属用接着層160と、を備える。スペーサ150には、開口150Hが形成され、一対の電極120,140は、開口150Hを介して互いに対向する。金属板60は、一対の絶縁シート111,131の一方の絶縁シート131のうちスペーサ150側の面とは逆の面側に、一対の電極120,140と重なるよう配置される。金属用接着層160は、金属板60と一方の絶縁シート131との間に配置される。金属板60と一方の絶縁シート131とは、開口150Hの内側の一部において金属用接着層160で互いに接着され、開口150Hの内側の他の一部において非接着とされる。
このため、本実施形態の荷重検知センサ5では、上記第1実施形態の荷重検知センサ5と同様に、金属板60と一方の絶縁シート131とがスペーサ150の開口150Hの内側の全体において金属用接着層160で互いに接着される場合に比べると、本実施形態の荷重検知センサ5が置かれる温度環境に応じて金属用接着層160に働くせん断力の変化が小さくなる。従って、本実施形態の荷重検知センサ5によれば、荷重検知センサ5がオンとなるときの荷重の誤差を低減することができる。また、本実施形態の荷重検知センサ5が高温環境下に置かれる場合であっても、樹脂製の絶縁シート131に押し癖がつき難くなり、当該押し癖に起因して着座等に応じて加わる荷重の誤検知を抑制することができる。
本実施形態では、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140は互いに重ならない。絶縁シートは一般的に樹脂製のシートとされ、この樹脂製のシートは、上記のように、高温環境下では強度が低下する傾向がある。このため、高温環境下では、一方の絶縁シート131における金属板60と非接着とされる部位は、クリープ変形や金属板に対する弛み等が生じて他方の絶縁シート111側に撓む場合がある。しかし、上記のように、金属板60と一方の絶縁シート131とは、開口150Hの内側の一部において金属用接着層160で互いに接着されている。このため、一方の絶縁シート131における金属板60と接着とされる部位が他方の絶縁シート111側に撓むことが抑制される。さらに、この荷重検知センサ5では、上記のように、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140は互いに重ならない。このため、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140の全体が互いに重なる場合と比べて、仮に一方の絶縁シート131における金属板60に非接着とされる部位が他方の絶縁シート111側に撓んだとしても、一対の電極120,140が互いに接触することを抑制し得る。従って、一方の絶縁シート131のクリープ変形や一方の絶縁シート131の金属板60に対する弛み等に起因する荷重の誤検知を抑制し得る。
本実施形態では、一方の絶縁シート131に設けられる電極140は、スペーサ150の開口150Hの内側に位置して金属用接着層160の少なくとも一部と重なる中央電極部143を含む。中央電極部143及び他方の絶縁シート111に設けられる電極120は、それぞれスペーサ150の開口150Hの中心150cと重なる。このため、一方の絶縁シート131における中央電極部143が設けられる部位の少なくとも一部は金属板60に接着され、中央電極部143が設けられる部位は金属板60に追随して撓み得る。ところで、上記のように、金属板60の撓みに応じてスペーサ150の開口150Hに入り込むように変形する絶縁シート131の変形量は、当該開口150Hの中心150cに近いほど大きくなり易い。このため、一方の絶縁シート131は、この開口150Hの中心150cに近い部位から他方の絶縁シート111に近づき易い。従って、中央電極部143及び他方の絶縁シート111に設けられる電極120がそれぞれスペーサ150の開口150Hの中心と重ならない場合と比べて、適切に一対の電極120,140を接触させることができ、適切に荷重を検知し得る。
本実施形態では、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部は、中央電極部143の外周を概ね囲う。このため、中央電極部143の外周は、スペーサ150の開口150Hの内側において一方の絶縁シート131と金属板60とが非接着とされる領域によって概ね囲まれる。このため、中央電極部143の外周が一方の絶縁シート131と金属板60とが接着される領域によって囲まれる場合と比べて、中央電極部143が他方の絶縁シート111に設けられる電極120に近づくように一方の絶縁シート131が撓む際に、環境温度の変化による金属用接着層160の強度変化の影響を受けることを抑制し得る。従って、環境温度の変化に応じて一対の電極120,140が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。なお、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部は、中央電極部143の外周の少なくとも一部を囲っていれば良い。つまり、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる領域は、スペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143の外周の少なくとも一部を囲っていれば良い。但し、環境温度の変化に応じて一対の電極120,140が接触するために必要な荷重が変化することを抑制する観点において、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる領域は、中央電極部143の外周の1/2以上を囲うことが好ましい。例えば、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる領域は、中央電極部143の外周の全部を囲っていても良い。
本実施形態では、一方の絶縁シート131に設けられる電極140は、中央電極部143の外周の少なくとも一部を囲う外側電極部144を更に含み、外側電極部144は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置する。絶縁シートに設けられる電極は、金属印刷層からなる場合があり、この金属印刷層の厚さは製造上の理由等によってばらつく場合がある。このため、一方の絶縁シート131に設けられる電極120がスペーサ150の開口150Hの内側に位置する場合、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて一対の電極120,140間の距離が変化し易い。しかし、この荷重検知センサ5では、上記のように、外側電極部144は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置する。このため、外側電極部144はスペーサ150の一方の絶縁シート131側の面に当接し、一方の絶縁シート131に設けられる電極140における他方の電極120側の面は概ねスペーサ150の一方の絶縁シート131側の面上に位置することになる。このため、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて中央電極部143と他方の絶縁シート111に設けられる電極120との間の距離が変化することを抑制でき、中央電極部143と他方の絶縁シート111に設けられる電極120との間の距離を概ね一定に保持し得る。従って、一対の電極120,140が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。なお、中央電極部143と他方の絶縁シート111に設けられる電極120との間の距離を概ね一定に保持する観点において、外側電極部144は、中央電極部143の外周の1/2以上を囲い、当該部位が平面視においてスペーサ150の開口150Hの外側に位置することが好ましい。
本実施形態では、他方の絶縁シート111に設けられる電極120の一部は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置している。このため、他方の絶縁シート111に設けられる電極120の一部はスペーサ150の他方の絶縁シート111側の面に当接し、この電極120における一方の絶縁シート131に設けられる電極140側の面は概ねスペーサ150の他方の絶縁シート111側の面上に位置することになる。このため、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて一対の電極120,140間の距離が変化することを抑制でき、一対の電極120,140間の距離を概ね一定に保持し得る。なお、他方の絶縁シート111に設けられる電極120は、スペーサ150の開口150Hの内側に位置していても良い。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態として荷重検知センサユニットを説明する。なお、本実施形態の荷重検知センサにおける構成要素のうち第2実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図10は、第3実施形態の荷重検知センサの構成を示す分解図である。図10に示すように、本実施形態の荷重検知センサ5は、第1電極120が中央電極部123と外側電極部124と連結電極部125とを含む点、及び金属用接着層160が連結接着部165を有さない点において、第2実施形態の荷重検知センサ5と異なる。
本実施形態の第1電極120は、第2実施形態の第2電極140と同様に、概ね円形の中央電極部123と中央電極部123の外周を囲み概ね円形の環状の外側電極部124と、中央電極部123と外側電極部124との間に設けられ中央電極部123と外側電極部124とに接続される連結電極部125とを含む。中央電極部123と外側電極部124との間には開口120Hが形成されている。この開口120Hは、平面視において中央電極部123の外周を概ね囲っている。また、中央電極部123は、スペーサ150の開口150Hの中心150cを通りスペーサ150に対して垂直な直線上の位置に設けられている。
第1絶縁シート111とスペーサ150と第2絶縁シート131とが重ね合わされ、第1絶縁シート111を平面視すると、第1電極120の中央電極部123と連結電極部125の一部とがスペーサ150の開口150Hの内側に位置し、連結電極部125の他の一部と外側電極部124とがスペーサ150の開口150Hの外側に位置する。また、第1電極120の中央電極部123は、第2電極140の中央電極部143と重なるものの、第2電極140の連結電極部145と重ならない。また、第1電極120の連結電極部125は、第2電極140の連結電極部145と重ならない。つまり、第1電極120は、平面視におけるスペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143以外の第2電極140と重ならない。
本実施形態の金属用接着層160は、中央接着部163及び外側接着部164を有するものの、連結接着部165を有さないため、金属用接着層160の開口160Hは中央接着部163の外周の全体を囲んでいる。このため、スペーサ150の開口150Hの内側において、第2絶縁シート131における中央電極部143が設けられる部位は金属板60に接着されるものの、連結電極部145が設けられる部位、及び第2電極140の開口140Hと重なる部位は金属板60に接着されない。従って、金属板60と第2絶縁シート131とは、スペーサ150の開口150Hの内側の一部において金属用接着層160で互いに接着され、開口150Hの内側の他の一部において非接着とされている。そして、中央接着部163が、スペーサ150の開口150Hの内側に位置する第1接着部となり、外側接着部164がスペーサ150の開口150Hの外側に位置する第2接着部となる。このため、金属板60は平面視においてスペーサ150の開口150Hの内側で第1接続部によって第2絶縁シート131と接着されるともに、スペーサ150の開口150Hの外側でも第2接着部によって第2絶縁シート131と接着されている。また、スペーサ150の開口150Hの内側において金属用接着層160の開口160Hと重なる領域が、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる領域であり、この非接着とされる領域は、中央電極部143の外周の全体を囲んでいる。つまり、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部は、平面視において中央電極部143の外周を囲う。そして、第1接着部と第2接着部とは連結されていない。また、第1接着部は、金属板60を金属用接着層160とは反対の面側から平面視した場合に、開口150Hの中心150cと重なっている。なお、金属用接着層160は、第2絶縁シート131における少なくとも中央電極部143が設けられる部位を金属板60に接着することができれば良く、金属用接着層160の少なくとも一部が平面視において第2電極140の中央電極部143と重なっていれば良い。例えば、金属用接着層160は、さらに外側接着部164を有していなくても良い。
ここで、上記のように、第1電極120は、平面視におけるスペーサ150の開口150Hの内側において中央電極部143以外の第2電極140と重ならない。このため、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされている開口150Hの内側の一部において、第1電極120と第2電極140とは互いに重ならない。
この荷重検知センサ5では、上記第2実施形態と同様に、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされているスペーサ150の開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140は互いに重ならない。このため、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部、一対の電極120,140の全体が互いに重なる場合と比べて、仮に一方の絶縁シート131における金属板60に非接着とされる部位が他方の絶縁シート111側に撓んだとしても、一対の電極120,140が互いに接触することを抑制し得る。従って、一方の絶縁シート131のクリープ変形や一方の絶縁シート131の金属板60に対する弛み等に起因する荷重の誤検知を抑制し得る。
本実施形態では、上記第2実施形態と同様に、一方の絶縁シート131に設けられる電極140は、スペーサ150の開口150Hの内側に位置して金属用接着層160の少なくとも一部と重なる中央電極部143を含む。第1電極120の中央電極部123及び第2電極140の中央電極部143は、それぞれスペーサ150の開口150Hの中心150cと重なる。従って、一対の中央電極部123,143がそれぞれスペーサ150の開口150Hの中心150cと重ならない場合と比べて、適切に一対の中央電極部123,143を接触させることができ、適切に荷重を検知し得る。
本実施形態では、金属板60と第2絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部は、平面視において中央電極部143の外周を囲う。このため、中央電極部143の外周は、スペーサ150の開口150Hの内側において一方の絶縁シート131と金属板60とが非接着とされる領域によって囲まれる。このため、中央電極部143の外周が一方の絶縁シート131と金属板60とが接着される領域によって囲まれる場合と比べて、中央電極部143が他方の絶縁シート111に設けられる電極120に近づくように一方の絶縁シート131が撓む際に、環境温度の変化による金属用接着層160の強度変化の影響を受けることを抑制し得る。従って、環境温度の変化に応じて一対の電極120,140が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。
本実施形態では、上記第2実施形態と同様に、一方の絶縁シート131に設けられる電極140は、中央電極部143の外周の少なくとも一部を囲う外側電極部144を更に含み、外側電極部144は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置する。このため、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて中央電極部143と他方の絶縁シート111に設けられる電極120との間の距離が変化することを抑制でき、中央電極部143と他方の絶縁シート111に設けられる電極120との間の距離を概ね一定に保持し得る。従って、一対の電極120,140が互いに接触するために必要な荷重が変化することを抑制し得る。
本実施形態では、上記第2実施形態と同様に、他方の絶縁シート111に設けられる電極120の一部は、スペーサ150の開口150Hの外側に位置している。このため、金属印刷層の厚さのばらつきに応じて一対の電極120,140間の距離が変化することを抑制でき、一対の電極120,140間の距離を概ね一定に保持し得る。
以上、本発明の荷重検知センサ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、上記第1実施形態では、第1接着部70xと第2接着部70yとの一部は連結されていたが、図11に示すように、第1接着部70xと第2接着部70yとが隔離されていても良い。このようにした場合、せん断力が大きくなり易いスペーサ58の開口58cの中心と開口縁との間を非接着とすることができるため、当該開口58cの内側に配置される第1接着部70xに働くせん断力をより一段と軽減することができる。
また、上記第1実施形態では、帯状の第1接着部70xの一端部が第2接着部70yと連結され、他端部が開放端とされた。しかし、第1接着部70xの一端部及び他端部の双方が第2接着部70yと連結され、当該第1接着部70xがスペーサ58の開口58cを跨ぐように配置されていても良い。但し、金属用接着層70に働くせん断力を軽減する観点では、第1接着部70xがスペーサ58の開口58cを跨ぐように配置されていないことが好ましい。
また、上記実施形態では、金属板60を金属用接着層70,160とは反対の面側から平面視した場合に、第1接着部70xは開口58c,150Hの中心と重なっていたが、当該開口58c,150Hの内側であれば開口58c,150Hの中心と重なっていなくても良い。但し、上記のように絶縁シート57s,131に押し癖がつき難くなるようにするためには、第1接着部70xが開口58c,150Hの中心と重なっていることが好ましい。
また、上記第1実施形態では、金属板60と一方の絶縁シート57sとの間における開口58cの内側の一部に金属用接着層70の第1接着部70xが配置され、当該開口58cの内側の他の一部が非接着とされ、その非接着とされる部分が空間で成る空間部80とされた。しかし、金属板60と第2絶縁シート57sとが非接着とされる限り、当該非接着とされる開口58cの内側部分に部材が配置されていても良い。但し、金属用接着層70に働くせん断力を軽減する観点では、非接着とされる開口58cの内側部分が空間で成る空間部80であることが好ましい。
また、上記第1実施形態では、空気抜き用スリット70bが第2接着部70yに設けられていた。しかし、空気抜き用スリット70bは、第1接着部70xに設けられても良く、当該第1接着部70x及び第2接着部70yの双方に設けられても良く、省略されても良い。
また、上記第1実施形態では、スペーサ58の開口58cは、その直径が第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも大きくなるように形成された。しかし、スペーサ58の開口58cは、その直径が第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも小さくなるように形成されていてもよい。なお、開口58cの直径が第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも小さい場合、スペーサ58が第1電極シート56及び第2電極シート57と重ね合わせられた状態では、第1電極56e及び第2電極57e周縁の内側にスペーサ58の開口58cが位置する。
また、上記第1実施形態では、樹脂用接着層10が第1絶縁シート56sとスペーサ58との間、及び、第2絶縁シート57sとスペーサ58との間の双方に配置された。また、上記第2実施形態及び第3実施形態では、不図示の樹脂用接着層が第1絶縁シート111とスペーサ150との間、及び、第2絶縁シート131とスペーサ150との間の双方に配置された。しかし、樹脂用接着層は、いずれか一方だけに配置されていても良い。なお、第1絶縁シート56s,111又は第2絶縁シート57s,131とスペーサ58,150との間の一方に樹脂用接着層10が配置されない場合、例えば、第1絶縁シート56s,111又は第2絶縁シート57s,131に硬化性樹脂を設けて硬化させることによりスペーサ58,150を形成し、第1絶縁シート56s,111又は第2絶縁シート57s,131にスペーサ58,150を直接接合することができる。なお、第1絶縁シート56s又は第2絶縁シート57sに硬化性樹脂を設けて硬化させることにより環状部材59を形成し、第1絶縁シート56s又は第2絶縁シート57sに環状部材59を直接接合することもできる。
また、上記第1実施形態では、環状部材59が第1電極シート56及び第2電極シート57の双方と接していたが、第1電極シート56又は第2電極シート57の一方だけと接していても良い。要するに、環状部材59は、第1電極シート56及び第2電極シート57の少なくとも一方と接していれば良い。なお、環状部材59は省略されていても良い。
また、上記実施形態では、第1電極シート56,110のシートが可撓性を有する絶縁シート56s,111とされたが、例えば、可撓性を有しない基板とされていても良く、金属シートとされていても良く、絶縁シートと金属シートとの2層で構成されていても良い。
また、上記実施形態では、荷重検知センサ5に貫通孔50Hが設けられ、その貫通孔50Hにリブ49が挿通されたが、当該貫通孔50H及びリブ49は省略されていても良い。
また、上記第2実施形態及び第3実施形態では、荷重検知センサ5が環状部材を備えていなかった。しかし、上記第2実施形態及び第3実施形態における荷重検知センサ5は、上記第1実施形態における荷重検知センサ5と同様に、環状部材を備えていても良い。
また、上記第2実施形態及び第3実施形態では、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされるスペーサ150の開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140は互いに重なっていなかった。しかし、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされる開口150Hの内側の一部において一対の電極120,140の少なくとも一部が互いに重ならなければ良い。このように構成することで、金属板60と一方の絶縁シート131とが非接着とされるスペーサ150の開口150Hの内側の一部において、一対の電極120,140の全体が互いに重なる場合と比べて、仮に一方の絶縁シート131における金属板60に非接着とされる部位が他方の絶縁シート111側に撓んだとしても、一対の電極120,140が互いに接触することを抑制し得る。従って、一方の絶縁シート131のクリープ変形や一方の絶縁シート131の金属板60に対する弛み等に起因する荷重の誤検知を抑制し得る。但し、一方の絶縁シート131のクリープ変形や一方の絶縁シート131の金属板60に対する弛み等に起因する荷重の誤検知を抑制する観点において、一対の電極120,140は互いに重なっていなことが好ましい。
本発明の荷重検知センサは、荷重を検知すべき検知対象物に対する荷重の有無を検知する限り利用可能性を有する。例えば、介護用ベッドのシートクッションの下方に荷重検知センサ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、荷重検知センサが荷重を検知でき、当該荷重検知センサの検知結果に基づいて、シートクッション上に人が存在しているかを示す情報を得ることができる。また、電子機器のスイッチとして用いられ、荷重の有無を検知してもよい。
次に、上記第1実施形態に関する実施例・比較例を挙げて実験した内容について説明する。但し、本発明は、以下の実施例・比較例に限定されるものではない。
比較例の荷重検知センサと、実施例の荷重検知センサとを用意し、それぞれの荷重検知センサに対して異なる気温環境下で荷重を与える実験を行った。
比較例の荷重検知センサは、上記第1実施形態の荷重検知センサ5における金属用接着層70を別の接着層に変更したものを用意した。但し、上記第1実施形態の貫通孔50Hは省略している。実施例の荷重検知センサは、上記第1実施形態の荷重検知センサ5と同様のものを用意した。但し、上記第1実施形態の貫通孔50Hは省略している。
また、比較例の荷重検知センサ及び実施例の荷重検知センサそれぞれの第1絶縁シートはPETで成る厚さ50μmのシートとし、スペーサはPETで成る厚さ50μmのシートとし、第2絶縁シートはPETで成る厚さ75μmのシートとした。また、比較例の荷重検知センサ及び実施例の荷重検知センサそれぞれにおけるスペーサの開口の直径は15mmとし、当該スペーサと第1絶縁シートとの間の樹脂用接着層及びスペーサと第1絶縁シートとの間の樹脂用接着層はともに厚さ25μmのアクリル系接着層とした。また、比較例の荷重検知センサ及び実施例の荷重検知センサそれぞれの環状部材はPETで形成し、当該環状部材の内径は10mmとし外径は15mmとした。また、比較例の荷重検知センサ及び実施例の荷重検知センサそれぞれの金属板はSUS301で成る厚さ0.1mmのシートとし、当該金属板と第2絶縁シートとの間の金属用接着層は厚さ24μmのアクリル系接着層とした。
比較例の金属用接着層と、実施例の金属用接着層との形状は異なっている。具体的には図12に示すように、実施例の金属用接着層は、上記第1実施形態の金属用接着層70と同一の形状とされる。比較例の金属用接着層は、上記第1実施形態における空間部80及び空気抜き用スリット70bが省略され、板形状とされる。なお、比較例の荷重検知センサ及び実施例の荷重検知センサでは上記のように貫通孔50Hが省略されているため、当該荷重検知センサの金属用接着層では貫通孔50Hの一部である貫通孔70Hが省略されている。
(実験)
−40℃、25℃、85℃のそれぞれの気温環境下に比較例の荷重検知センサと実施例の荷重検知センサとを配置し、当該荷重検知センサを第2電極シート側から押圧して一対の電極が接触した時点で加わっている荷重(オン荷重)を測定した。なお、図12では、25℃の気温環境で測定されたオン荷重に対して、−40℃の気温環境で測定されたオン荷重及び85℃の気温環境で測定されたオン荷重の増減をパーセントで表している。
図12に示すように、空間部80及び空気抜き用スリット70bがない比較例に比べ、当該空間部80及び空気抜き用スリット70bを設けた実施例のほうが、常温を基準として−40℃に変化しても85℃に変化しても、その温度でのオン荷重のばらつきが小さくなっている。すなわち、荷重検知センサにおける金属板と絶縁シートの間における開口の内側の一部に金属用接着層の少なくとも一部が配置され、当該開口の内側の他の一部が非接着とされていれば、常温より高くても低くても、当該常温環境下と同等に荷重を検知できることが分かった。
5・・・荷重検知センサ
56,110・・・第1電極シート
56s,111・・・第1絶縁シート
56e,120・・・第1電極
57,130・・・第2電極シート
57s,131・・・第2絶縁シート
57e,140・・・第2電極
58,150・・・スペーサ
58c,150H・・・開口
59・・・環状部材
60・・・金属板
70,160・・・金属用接着層
70x・・・第1接着部
70y・・・第2接着部
80・・・空間部
SW・・・スイッチ

Claims (11)

  1. 一対の絶縁シートと、
    前記一対の絶縁シートの間に介在され、開口が形成されるシート状のスペーサと、
    前記一対の絶縁シートそれぞれに設けられ、前記開口を介して互いに対向する一対の電極と、
    前記一対の絶縁シートの一方の絶縁シートのうち前記スペーサ側の面とは逆の面側に、前記一対の電極と重なるよう配置される金属板と、
    前記金属板と前記一方の絶縁シートとの間に配置される接着層と
    を備え、
    前記金属板と前記一方の絶縁シートは、前記開口の内側の一部において前記接着層で互いに接着され、前記開口の内側の他の一部において非接着とされる
    ことを特徴とする荷重検知センサ。
  2. 前記接着層の少なくとも一部は、前記開口の中心と重なって配置される
    ことを特徴とする請求項1に記載の荷重検知センサ。
  3. 前記接着層は、前記開口の内側に位置する第1接着部と、前記開口の外側に位置する第2接着部とを有する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の荷重検知センサ。
  4. 前記第1接着部と前記第2接着部とは連結される
    ことを特徴とする請求項3に記載の荷重検知センサ。
  5. 前記第1接着部と前記第2接着部とは隔離される
    ことを特徴とする請求項3に記載の荷重検知センサ。
  6. 前記金属板と前記一方の絶縁シートとの間には、空気抜き用スリットが設けられる
    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. 前記開口の内側の前記他の一部において、前記一対の電極の少なくとも一部は互いに重ならない
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の荷重検知センサ。
  8. 前記開口の内側の前記他の一部において、前記一対の電極は互いに重ならない
    ことを特徴とする請求項7に記載の荷重検知センサ。
  9. 前記一方の絶縁シートに設けられる前記電極は、前記開口の内側に位置して前記接着層の少なくとも一部と重なる中央電極部を含み、
    前記中央電極部及び前記一対の絶縁シートの他方の絶縁シートに設けられる前記電極は、それぞれ前記開口の中心と重なる
    ことを特徴とする請求項7または8に記載の荷重検知センサ。
  10. 前記開口の内側の前記他の一部は、前記中央電極部の外周の少なくとも一部を囲う
    ことを特徴とする請求項9に記載の荷重検知センサ。
  11. 前記一方の絶縁シートに設けられる前記電極は、前記中央電極部の外周の少なくとも一部を囲う外側電極部を更に含み、
    前記外側電極部の少なくとも一部は、前記開口の外側に位置する
    ことを特徴とする請求項9または10に記載の荷重検知センサ。
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