以下、本発明に係る着座センサ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。
(第1実施形態)
図2は、本発明の実施形態の座席装置に用いられる着座センサを示す平面図である。図2に示すように、着座センサ1は、第1電極シート10と、第1電極シート10に重ねられる第2電極シート20と、第1電極シート10と第2電極シート20とで挟まれるスペーサと、第1電極シート10及び第2電極シート20のスペーサとは反対側に配置されるクッション部材と、第1電極シート10に固定される保護部材60とを主な構成要素として備える。
図3は、図2に示す第1電極シート10を示す平面図である。図3に示すように、第1電極シート10は、可撓性を有するフィルム状の第1絶縁シート11と、第1絶縁シート11の表面に形成される第1電極14A〜14Dと、第1絶縁シート11の表面に形成される端子42A、42Bとを主な構成要素として備える。
第1絶縁シート11は、帯状の底部部位11Aと、底部部位11Aの長手方向と垂直な方向に延在し、互いに合同な一組の帯状の側部部位11B、11Cと、底部部位11Aの長手方向と平行な方向に延在する帯状の上部部位11Dと、底部部位11Aの長手方向と平行な方向に延在する一組の帯状のアーム部位11E、11Fと、底部部位11Aの長手方向と垂直な方向に延在し、側部部位11B、11Cよりも短いテール部位11Gとから成る。底部部位11Aの一端には、一方の側部部位11Bの一端が接続されており、底部部位11Aの他端には、他方の側部部位11Cの一端が接続されている。更に、側部部位11Bの他端は、上部部位11Dの一端と連結されており、側部部位11Cの他端は、上部部位11Dの他端と連結されている。こうして、底部部位11A、及び、それぞれの側部部位11B、11C、及び、上部部位11Dにより略四角形の形状とされて、底部部位11A、側部部位11B、11C、上部部位11Dにより、略四角形の開口が形成されている。また、一方の側部部位11Bの途中には、一方のアーム部位11Eの一端が開口の外側で連結されており、アーム部位11Eの他端は、開口の外側において自由端とされている。さらに、他方の側部部位11Cの途中には、他方のアーム部位11Fの一端が開口の外側で連結されており、アーム部位11Fの他端は、開口の外側において自由端とされている。また、テール部位11Gの一端は、底部部位11Aの長手方向の中間部分における開口の内側に連結しており、テール部位11Gの他端には、何も接続されておらず、この他端は開口内において自由端とされている。こうして、第1絶縁シート11は、テール部位11Gの中心を通り、テール部位11Gの長手方向に沿った線を基準として、対称な形状とされている。
第1絶縁シート11上の第1電極14A〜14Dは、それぞれ略円形の形状をしている。そして、第1電極14Aは、一方のアーム部位11Eの自由端側の端縁から所定の間隔をあけて、アーム部位11E上に設けられており、第1電極14Dは、他方のアーム部位11Fの自由端側の端縁から所定の間隔をあけて、アーム部位11F上に設けられている。また、第1電極14Bは、一方の側部部位11Bと、上部部位11Dの一端とが連結している場所において、側部部位11B上に設けられている。さらに、第1電極14Cは、他方の側部部位11Cと、上部部位11Dの他端とが連結している場所において、側部部位11B上に設けられている。
こうして、第1絶縁シート11の表面上に設けられている第1電極14A、14Bと、第1電極14D、14Cとは、テール部位11Gの中心を通り、テール部位11Gの長手方向に沿った線を基準として、互いに線対称となるように設けられている。
また、端子42A、42Bは、略四角形の形状をなし、端子42A、42Bは、テール部位11Gの表面における自由端側の端縁から所定の間隔をあけた位置に、テール部位11Gの長手方向に垂直な方向に沿って並設されている。
さらに、第1電極14A及び端子42Aは、第1配線16Aにより互いに電気的に接続されている。この第1配線16Aは、アーム部位11Eの長手方向に延在して、一端が第1電極14Aに接続されると共に、アーム部位11Eと側部部位11Bとの連結点において垂直に折れ曲がり、側部部位11Bの長手方向に更に延在する。そして、第1配線16Aは、側部部位11Bと底部部位11Aとの連結点において、再び垂直に折れ曲がり、底部部位11Aの長手方向に更に延在し、底部部位11Aとテール部位11Gとの連結点において再び垂直に折れ曲がり、テール部位11Gの長手方向に更に延在して、他端が端子42Aに接続されている。また、第1電極14D及び端子42Bは、第1配線16Bにより互いに電気的に接続されている。この第1配線16Bは、アーム部位11Fの長手方向に延在して、一端が第1電極14Dに接続されると共に、アーム部位11Fと側部部位11Cとの連結点において垂直に折れ曲がり、側部部位11Cの長手方向に更に延在する。そして、第1配線16Bは、側部部位11Cと底部部位11Aとの連結点において、再び垂直に折れ曲がり、底部部位11Aの長手方向に更に延在し、底部部位11Aとテール部位11Gとの連結点において再び垂直に折れ曲がり、テール部位11Gの長手方向に更に延在して、他端が端子42Bに接続されている。さらに、第1電極14B及び第1電極14Cは、第1配線16Cにより互いに電気的に接続されている。この第1配線16Cは、上部部位11Dの長手方向に延在して、一端が第1電極14Bに接続され、他端が第1電極14Cに接続されている。
こうして、図3に示すように第1電極シート10においては、上述のように第1電極14Bと第1電極14Cとが、互いに電気的に接続され、そして、第1電極14B、14Cと、第1電極14Aと、第1電極14Dとが、互いに絶縁されている。
図4は、図2に示す第2電極シートを示す平面図である。図4に示すように、第2電極シート20は、可撓性を有するフィルム状の第2絶縁シート21と、第2絶縁シート21の表面に形成される第2電極24A〜24Dを主な構成要素として有する。
第2絶縁シート21は、第1絶縁シート11における底部部位11Aと形状及び大きさが同じである底部部位21Aと、第1絶縁シート11における一組の側部部位11B、11Cと形状及び大きさが同じである一組の側部部位21B、21Cと、第1絶縁シート11における上部部位11Dと形状及び大きさが同じである上部部位21Dと、第1絶縁シート11における一組のアーム部位11E、11Fと形状及び大きさが同じである一組のアーム部位21E、21Fと、第1絶縁シート11のテール部位11Gと幅が同じで、長さが短い形状とされるテール部位21Gとから構成される。そして、底部部位21A、及び、側部部位21B、21C、及び、上部部位21D、及び、アーム部位21E、21Fは、第1電極シート10と第2電極シート20を重ね合わせたときに、第1絶縁シート11における底部部位11A、及び、側部部位11B、11C、及び、上部部位11D、及び、アーム部位11E、11Fと完全に重なるようにそれぞれ連結されている。また、第2絶縁シート21のテール部位21Gは、第1電極シート10と第2電極シート20を重ね合わせたときに、第1電極シートのテール部位11Gと重なって、第1電極シート10の端子42A、42Bが露出するように、底部部位21Aと連結されている。なお、本実施形態においては、第2絶縁シート21と第1絶縁シート11とは、同じ可撓性を有し、同じ力が加えられる場合に、同じように撓むように構成されている。
また、第2電極24A〜24Dは、第1電極14A〜14Dと同じ形状、大きさとされている。さらに、第2電極24A〜24Dは、第2電極シート20が第1電極シート10と重ね合わせられたときに、第2絶縁シート21の第1電極シート10側の表面において、第1電極14A〜14Dと完全に重なる位置にそれぞれ設けられている。
さらに、第2電極24A及び第2電極24Bは、第2配線26Aにより互いに電気的に接続されている。この第2配線26Aは、アーム部位21Eの長手方向に延在して、一端が第2電極24Aに接続されると共に、アーム部位21Eと一方の側部部位21Bとの連結点において垂直に折れ曲がり、更に側部部位21Bの長手方向に延在して、他端が第2電極24Bに接続されている。また、第2電極24D及び第2電極24Cは、第2配線26Bにより互いに電気的に接続されている。この第2配線26Bは、アーム部位21Fの長手方向に延在して、一端が第2電極24Dに接続されると共に、アーム部位21Fと他方の側部部位21Cとの連結点において垂直に折れ曲がり、更に側部部位21Cの長手方向に延在して、他端が第2電極24Cに接続されている。
こうして、図4に示すように第2電極シート20においては、上述のように第2電極24Aと第2電極24Bとが、互いに電気的に接続されると共に、第2電極24Dと第2電極24Cとが、互いに電気的に接続され、そして、第2電極24A、24Bと、第2電極24D、24Cとが、互いに絶縁されている。
図5は、第1電極シート10と第2電極シート20との間に挟まれるスペーサを示す平面図である。スペーサ30は、可撓性を有する絶縁シート31からなる。そして、図5に示すように、スペーサ30は、外形が第2電極シート20と一致している。
また、スペーサ30には、それぞれ同じ大きさである開口34A〜34Dが形成されている。開口34A〜34Dは、周縁が略円形の形状であり、第1電極14A〜14Dよりも直径が僅かに小さく形成されている。そして、開口34A〜34Dは、スペーサ30を第1電極シート10と重ね合わせて、スペーサ30に垂直な方向に沿って見る場合に、第1電極14A〜14Dのそれぞれの外形の内側にそれぞれの開口34A〜34Dが収まるような位置に形成されている。
さらにスペーサ30には、空気抜け用のスリットであり開口34A〜34Dをスペーサ30の外部と空間的に接続するスリット36A〜36Dが形成されている。具体的には、それぞれのスリット36A〜36Dは、一端がスペーサ30の外部と接続されている。そして、スリット36Aの他端は、開口34Aと接続され、スリット36Bの他端は、開口34Bと接続され、スリット36Cの他端は、開口34Cと接続され、スリット36Dの他端は、開口34Dと接続されている。
なお、スペーサ30の両面には、第1電極シート10及び第2電極シート20と接着されるための図示しない接着剤が塗布されている。
図6は、図2に示すV−V線に沿った断面の様子を示す図である。図2、図6に示すように、着座センサ1は、第1電極シート10と第2電極シート20とがスペーサ30を挟んで重ね合わせられており、スペーサ30の両面に塗布された接着剤により互いに固定されて一体化されている。
このように第1電極シート10とスペーサ30と第2電極シート20とが、一体化された状態で、着座センサ1に対して垂直な方向から見る場合に、図2に示すように第1電極シート10の第1電極14A、及び、第2電極シート20の第2電極24Aは、互いに重なっており、スペーサ30に形成されている開口34Aは、第2電極24Aの外形内に収まっている。そして、第1電極14Aと第2電極24Aとは、図6に示すようにスペーサ30により所定の間隔を空けて互いに対向している。このようにして、第1、第2絶縁シート11、21と、開口34Aが形成されたシート状のスペーサ30と、開口34Aを介して互いに対向する一対の電極14A、24Aとを有する感圧スイッチ40Aが構成されている。同様に他の第1電極14B〜14Dと、他の第2電極24B〜24Dとが、それぞれスペーサ30の開口34B〜34Dにおいて所定の間隔をあけて対向し、図2に示すように感圧スイッチ40B〜40Dが構成されている。そして、感圧スイッチ40A〜40Dは、第1、第2絶縁シート11、21上のテール部位11G、21G以外に設けられている。
また、図2、図6に示すように、第2絶縁シート21のスペーサ30側とは反対側には、弾性力を有し、圧力が加えられると潰れるように変形するクッション部材52が設けられている。クッション部材52は、第2絶縁シート21上において、一方の端部側が感圧スイッチ40Aを覆うように配置されている。そして、クッション部材52は、第2絶縁シート21のアーム部位21Eの長手方向に沿って延在して、第2絶縁シート21のアーム部位21Eと一方の側部部位21Bとが連結している場所において、垂直に折れ曲がり、側部部位21Bの長手方向に沿って延在する。さらに、クッション部材52は、第2絶縁シート21の側部部位21Bと上部部位21Dとが連結される場所において、感圧スイッチ40Bを覆うと共に、垂直に折れ曲がり、上部部位21Dの長手方向に沿って延在する。そして、クッション部材52は、第2絶縁シート21の上部部位21Dと他方の側部部位21Cとが連結される場所において、感圧スイッチ40Cを覆うと共に、垂直に折れ曲がり、側部部位21Cの長手方向に沿って延在する。そして、クッション部材52は、第2絶縁シート21の側部部位21Cとアーム部位21Fとが連結している場所において、垂直に折れ曲がり、アーム部位21Fの長手方向に沿って延在して、クッション部材52の他方の端部側において、感圧スイッチ40Dを覆っている。こうしてクッション部材52は、感圧スイッチ40A〜40Dを覆っている。
また、図6に示すように、第1絶縁シート11のスペーサ30側とは反対側には、クッション部材51が設けられている。クッション部材51は、クッション部材52と同じ形状であり、第1絶縁シート11に垂直な方向から見る場合に、クッション部材52と外形が重なっている。従って、クッション部材51は、第1絶縁シート11のスペーサ30側と反対側において、感圧スイッチ40A〜40Dを覆っている。
なお、本実施形態においては、一対のクッション部材51、52が潰れる厚さの合計は、それぞれの感圧スイッチ40A〜40Dにおける、対向する電極間の距離以上とされている。また、クッション部材51、52は、互いに同じ厚さとされ、それぞれのクッション部材51、52は、同じ材質で、同じ弾性力を有しており、同じ圧力が印加される場合に、同じように潰れるように構成されている。従って、着座センサ1は、第1電極シート10と第2電極シート20のどちらを上にして、使用しても着座の検出感度を同じようにすることができる。
図7は、図2のVI−VI線における着座センサの断面の様子を示す図である。図2、図7に示すように、保護部材60は、第1絶縁シート11のスペーサ30側と反対側に設けられると共に、第1絶縁シート11に固定される鍔部62と、鍔部62に接続される嵌合凸部61とを主な構成として備えている。また、この保護部材60は、着座センサ1をシートパン上に固定する嵌合部材を兼ねている。
嵌合凸部61は、第1絶縁シート11における、底部部位11A、側部部位11B、11C、上部部位11Dにより形成される、略四角形の開口の縁に沿って筒状に形成されており、第1絶縁シート11のスペーサ30側に設けられている。従って、嵌合凸部61の外形は、第1絶縁シート11に垂直な方向から見る場合、すなわち、嵌合凸部61の凸方向に沿った方向から見る場合に、略四角形とされており、非円形である。また、嵌合凸部61は、可撓性を有する材料から構成されており、嵌合凸部61における鍔部62側と反対側には、鍵状のフック部63が形成されている。こうして、嵌合凸部61には、フック部63とそれ以外の部分により、スナップフックが形成されている。このスナップフックとは、板状部材等に係合するフックの一種であり、板状部材等に設けられた孔や切り欠き等に挿入して、板状部材等に係合するフックである。具体的には、板状部材の孔等に挿入される際、スナップフック全体が僅かに撓んで、フック部63が孔等に挿入されると、この撓みが元に戻りフック部が板状部材等に係合するものである。
また、鍔部62は、嵌合凸部61の貫通孔に合わせた開口が形成された板状の形状をしており、第1絶縁シート11の表面に沿うようにして、嵌合凸部61の外側に広がって形成されている。また、鍔部62の底面(第1絶縁シート11側と反対側の面)62aは、平面状に形成されており、嵌合凸部61が突出する方向に対して垂直な面とされている。そして、鍔部62は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる部分において、テール部位11Gの自由端側からテール部位11Gの自由端側と反対側に向かって徐々に薄くなるように形成されている。すなわち、鍔部62は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる部分において、内周側から外周側にかけて、厚さが小さくなるように形成されている。
さらに、保護部材60は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる位置において、テール部位11Gの自由端に向かう長さ方向に沿って、底面62aに向かう方向に曲がった曲面64を有するように形成されている。この曲面64は、少なくとも、鍔部62の上面における鍔部62の底面62aと平行な部分から、底面62aに垂直な部分にかけて形成されていることが好ましく、本実施形態においては、鍔部62の上面における鍔部62の底面62aと平行な部分から、約180度形成されている。
そして、鍔部62が、第1絶縁シート11に外周部分が固着されることで、保護部材60は、第1絶縁シート11に固定されている。鍔部62を第1絶縁シート11に固着する手段としては、接着剤を用いて接着したり、第1絶縁シート11及び鍔部62の少なくとも一方を融着して固着することが挙げられる。
図8は、図2に示す着座センサ1の回路構成を等価回路で示す回路図である。上述のように構成されるそれぞれの感圧スイッチ40A〜40D、及び、それぞれの端子42A、42Bは、図8に示すように、第1絶縁シート11の表面に形成される第1配線16A〜16C、及び、第2絶縁シート21の表面に形成される第2配線26A、26Bにより互いに接続されている。このように各感圧スイッチ40A〜40Dが接続されることで、着座センサ1の回路が構成されている。そして、端子42A、感圧スイッチ40A、感圧スイッチ40B、感圧スイッチ40C、感圧スイッチ40D、端子42Bは、この順に電気的に直列に接続されている。
図9は、本発明の実施形態に係る座席装置の様子を示す図である。具体的には、図9の(A)は、着座センサ1が配置された座席装置9の様子を上方から示す図であり、図9の(B)は、着座センサ1が配置された座席装置9の様子を側方から示す図である。図9の(A)及び(B)に示すように、座席装置9は、シートパン92と、シートパン92の上に配置されるクッションパッド93と、背もたれ96と、シートパン92上に配置され、シートパン92とクッションパッド93とにより挟まれている着座センサ1と、とを主な構成として備えており、座席装置9は、例えば、車両用の座席装置とされる。
シートパン92は、合成の高い金属板から構成されており、図9の(A)に示すように、クッションパッド93の前後方向に平行で幅方向の中心を通る中心線Lを基準として、線対称の形状をしている。また、シートパン92には、略中央に略四角形の孔94Aが形成されており、さらに、孔94Aよりも後方に略四角形の孔94Bが形成されている。図9の(A)、(B)に示すように、この孔94Aは、座席装置9に人が正規着座した状態におけるヒップポイントHPよりも前方に形成されており、孔94Bは、ヒップポイントHPよりも僅かに後方に形成されている。
なお、「正規着座」とは、臀部が座面の奥深くに位置して、背中が背もたれ96に接触する状態で着座することを意味し、「ヒップポイント」とは、図9の(B)に示すように、人が着座した状態で、臀部が最も下側に出ている点をいう。
そして、このシートパン92により、クッションパッド93が支えられている。クッションパッド93は、クッション性を有する発泡ウレタンから構成されている。従って、クッションパッド93は、弾性力を有し、押圧力が加わると潰れるように変形する。また、クッションパッド93は、図示しない布製の表皮に覆われている。
背もたれ96は、クッションパッド93の後方において、クッションパッド93に接触するように、図示しない手段によりシートパン92と接続されている。
着座センサ1は、図9の(B)に示すように、座席装置9におけるシートパン92上に配置され、シートパン92とクッションパッド93とにより挟まれている。また、着座センサ1がこのように配置された状態において、第2絶縁シート21がクッションパッド93側に配置されて、クッション部材52がクッションパッド93と第2絶縁シート21とにより挟まれ、さらに、第1絶縁シート11がシートパン92側に配置されて、クッション部材51がシートパン92と第1絶縁シート11とにより挟まれている。
また、図9の(A)に示すように、着座センサ1は、第1絶縁シート11における、底部部位11A、側部部位11B、11C、上部部位11Dにより形成される開口内にシートパン92の孔94Aが位置するように配置されている。そして、感圧スイッチ40A、40Bは、孔94Aを挟んで、それぞれ中心線Lに対して、互いに対象となる位置に配置され、感圧スイッチ40B、40Cは、孔94Aの前方において、それぞれ中心線Lに対して、互いに対象となる位置に配置されている。従って、着座センサ1は、それぞれの感圧スイッチ40A〜40Dが、シートパン92上における正規着座する人のヒップポイントHPよりも前方となるように配置されている。さらに、感圧スイッチ40Bと感圧スイッチ40Cとの距離は、感圧スイッチ40Aと感圧スイッチ40Dとの距離よりも短いため、感圧スイッチ40B、40Cが、感圧スイッチ40A、40Dよりも中心線Lに近い位置に配置されている。
図10は、シートパン92上に着座センサ1が配置されている様子を示す断面図であり、図9の(A)の中心線Lにおける断面図である。なお、図10においては、クッションパッド93は省略している。図10に示すように、保護部材60は、シートパン92の孔94Aの縁であるエッジと第1絶縁シート11のテール部位11Gとの間に配置され、鍔部62の底面62aが、シートパン92上に配置されると共に、嵌合凸部61が、孔94Aに挿入されて嵌合し、フック部63がシートパン92に係合している。
また、図10に示すように、第1絶縁シート11のテール部位11Gは、保護部材60の曲面64上に沿ってシートパン92の下方まで導出され、約180度折り返されている。従って、端子42A、42Bは、孔94Aからシートパン92の下方に導出されており、外部の図示しない電源と制御部に電気的に接続される。そして、上述のように、曲面64は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる位置において、テール部位11Gの自由端に向かう長さ方向に沿って、底面62aに向かう方向に曲がっているため、テール部位11Gは、曲面64に沿って緩やかに湾曲している。さらに、本実施形態において、曲面64は、上述のように、少なくとも、鍔部62の上面における鍔部62の底面62aと平行な部分から、約180度形成されている。従って、第1絶縁シート11のテール部位11Gは、この曲面に沿って、180度緩やかに湾曲しており、第1絶縁シート11のテール部位11Gが急峻に折れ曲がって、テール部位11G上の第1配線16A、16Bの断線が防止されている。そして、テール部位11Gの湾曲に伴い、スペーサ30及び絶縁シート21のテール部位21Gも第1絶縁シート11のテール部位11Gに沿って湾曲している。
また、上述のように、鍔部62は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる部分において、内周側から外周側にかけて、厚さが小さくなるように形成されている。従って、シートパン92上に着座センサ1を配置した状態で、第1絶縁シート11は、テール部位11Gの自由端側から自由端と反対側に向かって徐々にシートパンに近づき、つば部62の縁と重なる部分においても自然な曲面で僅かに湾曲している。そして、第1絶縁シート11の湾曲に伴い、スペーサ30、及び、絶縁シート21も自然な曲面で湾曲している。
そして、このようにして孔94Aからシートパン92の下方に導出された端子42A、42Bに電圧が印加され、着座センサ1が着座の検出動作をする。
次に、座席装置9における着座センサ1の動作について説明する。
図11は、図9の(B)において破線で示すように、座席装置9に人が正規着座した状態で、座席装置9のシートパン92が、表皮及びクッションパッド93を介して、人から受ける荷重の分布を示す概念図である。図11に示すように、座席装置9においては、シートパン92が人の荷重によりクッションパッド93から受ける押圧力は、シートパン92上に広く分散しており、シートパン92に形成された孔94Aと隣接する領域92Aが、クッションパッド93から最も高い押圧力を受け、更に領域92Aの外側の領域92Bが、次に高い押圧力を受け、そして、領域92Bの外側の領域92Cが次に高い押圧力を受ける。
さらに、シートパン92がクッションパッド93から大きな押圧力を受ける場所(最大荷重領域)MGは、正規着座する人のヒップポイントHPよりも前方となり、孔94Aの脇となっている。一方、ヒップポイントHPよりも後方に形成されている孔94Bの周辺において、シートパン92は、孔94Aの周辺よりもクッションパッド93から小さな押圧力しか受けていない。これは、次のように考えられる。すなわち、人が背もたれ96を備える座席装置9に正規着座するとき、人の背中が背もたれ96に接触して、背もたれ96により背中が押され、背中にかかる力が人の臀部を前方に押す。従って、着座する人の臀部は、重力により鉛直方向にクッションパッド93を押圧すると共に、背中からの力により前方に向かってクッションパッド93を押す。こうして、シートパン92がクッションパッド93から受ける押圧力は、正規着座する人のヒップポイントHPよりも前方において、他の部分よりも比較的強くなる。そして、人が正規着座する際、人はクッションパッドの幅方向の略中心に着座する。従って、クッションパッド93の幅方向の中心付近、すなわち、中心線Lの付近が、大きな力で押圧される傾向がある。そのため、ヒップポイントHPよりも前方で、クッションパッド93の幅方向の中心に形成されている孔94Aと隣接する領域が他の孔と隣接する領域よりも大きな力で押圧される。また、上述のように背中にかかる力が人の臀部を前方に押すため、このシートパンが受ける力は、前方に広がり、さらに上述のように人が座席装置9に正規着座する際、人はクッションパッド93の幅方向の略中心において、左右対称に着座し、人の骨盤は、中心線Lを基準に左右方向に対称に配置されるため、シートパン92がクッションパッド93から受ける押圧力は、中心線Lに対して略対称に幅方向にも広がる。
なお、「最大荷重領域MG」とは、シートパンがクッションパッドから最も押圧力を受けていない場所における押圧力を0として、シートパンがクッションパッドから最も大きな押圧力を受けている場所における押圧力を100とする場合に、90以上の押圧力をうける領域をいう。
このようにシートパン92がクッションパッド93に押圧されるとき、クッションパッド93は、孔94Aにくい込むように変形するため、孔94Aを形成しているシートパン92の縁は、クッションパッド93から大きな力で押圧される。従って、着座センサ1の絶縁シート11におけるこの縁と重なっている部分も大きな力で押圧される。しかし、シートパン92の縁と、絶縁シート11との間には、上述のように保護部材60が介在するため、絶縁シート11のテール部位11Gが急峻に折れ曲がることが防止されている。
図12は、座席装置9内に着座センサ1が配置された状態で、感圧スイッチ40Aがオンする様子を図7と同じ視点で示す図である。なお、図12においては、理解の容易のため、シートパン92及びクッションパッド93は、一部分のみを示している。
人が着座すると、ヒップポイントHPよりも前方で、最大荷重領域MGの横側に配置された感圧スイッチ40Aは、図12に示すように、着座センサ1の両面に対して垂直な方向から、シートパン92及びクッションパッド93によって、矢印で示すように適切に押圧される。つまり、クッション部材52は、座席のクッションパッド93から押圧力を受け、クッション部材51は、シートパン92から押圧力を受ける。このときクッション部材51、52は、押圧力により、潰れるように変形する。そして、第1絶縁シート11及び第2絶縁シート21は、クッション部材51、52の弾性力により、クッション部材51、52から押圧力を受けて、スペーサ30の開口34Aに入り込むようにして撓む。このため、スペーサ30の開口34Aを介して対向する第1絶縁シート11、21に設けられた電極14A、24Aが接触する。こうして、感圧スイッチ40Aがオンとなる。
上述のように、人が座席装置9に正規着座すると、シートパン92が人の荷重によりクッションパッド93から受ける押圧力は、シートパン92上に広く分散している。従って、他の感圧スイッチ40B〜40Dも、感圧スイッチ40Aと同様にして、クッション部材51、52の弾性力により、第1絶縁シート11及び第2絶縁シート21が押圧されて撓むことでオンになる。
そして、上述のように、感圧スイッチ40A〜40Dは直列接続されているため、感圧スイッチ40A〜40Dの全てがオンになる場合に、端子42Aと端子42Bとが導通する。こうして、着座センサ1により感知する感知信号を座席装置9の下方において、端子42A、42Bと電気的に接続された図示しない制御部が感知することにより人の着座を検出する。
なお、感圧スイッチ40A、40Dは上述のように孔94Aを挟んで両脇に配置されており、この孔94Aの脇は、図11に示すように最大荷重領域MGの近辺となる。そして、感圧スイッチ40A、40Dは、孔94Aよりも前方に配置されている感圧スイッチ40B、40Cよりも、図9の(A)及び図10の中心線Lから離れているため、座席装置9は、感圧スイッチ40A、40Dにかかる押圧力と、感圧スイッチ40B、40Cにかかる押圧力の差を抑制することができる。
また、本実施形態の着座センサ1においては、上述のように、クッション部材51、52が潰れる厚さの合計が、電極14A〜14Dと電極24A〜24Dとの間の距離以上とされている。従って、クッション部材51、52が撓まずに潰れる変形をすることのみによって、感圧スイッチ40A〜40Dをオンにすることができるため、適切に着座の検出を行うことができる。
また、シートパン92及びクッションパッド93からは略同じ押圧力が着座センサ1に加えられる。従って、シートパン92からクッション部材51に加えられる押圧力と、クッションパッド93からクッション部材52に加えられる押圧力とは略同じである。そして、本実施形態においては、上述のようにクッション部材51、52は、同じ弾性力を有するため、同じ押圧力が加えられると、クッション部材51、52が、絶縁シート11、21を同じ弾性力で押圧する。従って、絶縁シート11、21は、同じように撓み、それぞれの感圧スイッチ40A〜40Dにおける一対の電極14A〜14D、24A〜24Dは、開口34A〜34D内において、スペーサ30の厚さ方向における、略中心付近において接触する。このため、一方の絶縁シートの撓み量が大きくなるということが抑制されており、着座の検出感度が向上されている。
また、第1絶縁シート11及び第2絶縁シート21が撓む際、各開口34A〜34D内の空気は、スリット36A〜36Dを介して外部に排出される。従って、各感圧スイッチ40A〜40Dがオンになるとき、適切に第1絶縁シート11及び第2絶縁シートが撓むことができ、各感圧スイッチ40A〜40Dの一対の電極が接触し易くされている。
以上説明したように、本実施形態の着座センサ1によれば、着座センサ1をシートパン92上に配置することで、人の着座時における着座センサ1による違和感を防止することができる。さらに、第1絶縁シート11のテール部位11Gをシートパン92の孔94Aから導出することで、端子42A、42Bをシートパン92の下側に導出することができる。従って、座席装置9の下側のスペースにおいて、端子42A、42Bを制御部に電気的に接続することができる。この状態において、保護部材60を孔94Aの縁であるシートパン92のエッジ上に配し、第1絶縁シート11とエッジとの間に保護部材60が配されることにより、エッジにより第1絶縁シート11が破壊されて端子42A、42bと接続される第1絶縁シート11上の第1配線16A、16Bが断線することを防止することができる。さらに、保護部材60の第1絶縁シート11側の面が、テール部位11Gの自由端に向かう長さ方向に沿って、シートパン92上に配置される底面62aに向かう方向に曲がった曲面状に形成されているため、テール部位11Gが孔94Aから導出される状態において、第1絶縁シート11は、この曲面64に沿って緩やかに曲がり、第1絶縁シート11が急峻に折れ曲がって、第1配線16A、16Bが断線することを防止することができる。こうして、シートパン92上からシートパン92下にテール部位11Gと共に第1配線16A、16Bが断線されずに導出されて、シートパン92上において、感圧スイッチ40A〜40Dにより検出する人の荷重の検出信号をシートパン92下の端子42A、42Bから良好に出力することができる。
そして、着座センサ1によれば、シートパン92のエッジ上において保護部材が十分な厚さを有する場合においても、保護部材60の鍔部62は、テール部位11Gの自由端側からテール部位11Gの自由端側と反対側に向かって徐々に薄くなるため、保護部材60の縁により第1絶縁シート11が極端に屈曲することが抑制され、第1絶縁シート11上の第1配線16A、16Bが断線することを抑制することができる。
また、着座センサ1においては、曲面64が、少なくとも底面62aに平行な方向から底面62aに垂直な方向にかけて設けられているため、テール部位11Gをシートパン92に垂直に導出する場合においても、第1絶縁シート11が急峻に折れ曲がって、第1配線16A、16Bが断線することを防止することができる。特に、本実施形態の着座センサ1のように、曲面64が、底面62aに平行な方向から180度設けられている場合においては、テール部位11Gをシートパン92の下方において、どのような方向に導出する場合においても、第1絶縁シート11が急峻に折れ曲がって、第1配線16A、16Bが断線することを防止することができる。
また、保護部材60が、嵌合凸部61を有し、第1絶縁シート11に固定される嵌合部材を兼ねているため、嵌合部材としての保護部材60は、シートパン92に固定される。そして、感圧スイッチ40A〜40Dは、第1絶縁シート11を介して保護部材60に固定されているため、感圧スイッチ40A〜40Dもシートパン92に固定される。従って、このような着座センサ1によれば、車両用の座席装置のようにシートパンが振動するような環境においても、シートパン92上において、位置ずれを防止することができる。
このようにして、本実施形態の座席装置9によれば、着座する人が着座センサ1による感触を受けることがなく、シートパン92上において、感圧スイッチ40A〜40Dにより検出する人の荷重の検出信号をシートパン92下の端子42A、42Bから良好に出力することができる。
次に、着座センサ1を構成する材料について説明する。
第1電極シート10の第1絶縁シート11、及び、第2電極シート20の絶縁シート21、及び、スペーサ30は、可撓性を有する絶縁性の樹脂から構成される。このような樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。中でもPENがコスト及び耐熱性に優れる観点から好ましい。
また、スペーサ30の両面に塗布される接着剤としては、アクリル系の接着剤が好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの一種または二種以上を単量体成分として用いたアクリル系重合体をベースとするものが挙げられる。
また、第1電極14A〜14D、及び、第2電極24A〜24D、及び、第1配線16A〜16C、及び、第2配線26A、26B、及び、端子42A、42Bは、導電性ペーストや、めっきにより形成される金属箔等から構成される。このうち一部を導電性ペーストにより構成し、他の部分をめっきによる金属箔により構成しても良い。導電性ペーストとしては、銀ペーストなどの各種金属ペーストやカーボンペースト等が挙げられる。また、めっきにより形成される金属箔としては、銅やニッケル、或いは、これらの積層体等が挙げられる。
特に、第1電極14A〜14D、及び、第2電極24A〜24Dの少なくとも一方は、温度の上昇に伴い、抵抗値が上昇する材料から構成されることが好ましい。第1絶縁シート11、第2絶縁シート21のような可撓性を有する樹脂は、通常、温度の上昇と共に撓み易くなり、座席装置9が置かれる環境の温度が上昇すると、弱い押圧力で第1電極14A〜14Dと第2電極24A〜24Dとが接触し易くなる。この場合において、上述のように、第1電極14A〜14D、及び、第2電極24A〜24Dの少なくとも一方が、温度の上昇に伴い抵抗値が上昇する電極であれば、温度の上昇と共に第1絶縁シート11及び第2絶縁シート21が撓み易くなり、第1電極14A〜14Dと第2電極24A〜24Dとが接触し易くなるが、接触した電極に電流が流れづらくなる。従って、電極同士の接触のしやすさと、電極に流れる電流の流れづらさとが相殺し合って、座席装置9の環境温度が変化する場合においても、感圧スイッチ40A〜40Dがオンとなる押圧力が変化することを抑制することができる。特に、座席装置9が自動車に搭載される場合においては、車内の温度の変化が大きい。そして、一般にシートパン92は金属性であるため、着座センサ1に熱が伝達し易い。従って、上述のように第1電極14A〜14D、及び、第2電極24A〜24Dの少なくとも一方が、温度の上昇に伴い抵抗値が上昇する材料から構成されれば、車内が温度変化する場合においても、適切に人の着座を検知することができる。従って、このような座席装置9は、特に自動車用途に有用である。このような電極としては、銀ペースト上にカーボンペーストが塗布された2層の電極を挙げることができる。
また、クッション部材51、52は、上述のように弾性力を有し、潰れるように変形する部材である。このような部材を構成する材料であれば、特に制限されるものではないが、クッション部材51、52の材料としては、多数の空孔が設けられたスポンジ状の樹脂や、弾性力を有する樹脂製の繊維が絡み合った不織布や、ゴム等を挙げることができる。このような樹脂としては、シリコン、ポリエステルの少なくとも一方を含有する樹脂をあげることができ、このような樹脂であれば、温度の変化による弾性力の変化が少ないため、着座センサ1が自動車等の環境温度の変化が大きい場所に配置される場合においても、着座の検出荷重の変化を抑制することができるため好ましい。
また、保護部材60は、樹脂から構成されていることが好ましく、このような樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)のいずれか、または、これらの混合物、を主成分とした樹脂を挙げることができる。特に、PBTが、座席装置9が置かれる環境の温度変化が激しい場合においても、第1絶縁シート11のテール部位11Gを適切に保護することができる観点から好ましい。また、保護部材60は、第1絶縁シート11よりも軟らかい材料から成ることが好ましい。この場合、第1絶縁シート11が強く押圧される場合においても、保護部材60が変形するため、第1絶縁シートのテール部位11Gが傷つくことを抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図13〜図15を参照して詳細に説明する。なお、特に説明する場合を除き、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。図13は、本発明の第2実施形態に係る座席装置に用いられる着座センサを示す平面図である。
図13に示すように、本実施形態における着座センサ2は、感圧スイッチ40A〜40Dの第1電極14A〜14Dが櫛歯電極から構成されている点において、第1実施形態の着座センサ1と異なる。
図14は、図13に示す第1電極シートを示す平面図である。図14に示すように、第1電極14A〜14Dを構成する櫛歯電極は、互いに平行な複数本の導体が一方側において互いに接続されており、更に、互いに平行な他の複数本の導体が他方側において互いに接続されている。そして、一方側で接続された複数本の平行導体の間に、他方側で接続された他の複数本の平行導体が入り込むように配置されており、それぞれの導体が交互に並べられている。そして、一方側で接続された複数本の平行導体と、他方側で接続された他の複数本の平行導体とは、互いに一定の間隔をあけて、互いに絶縁されている。このように櫛歯電極においては、1つの電極内に互いに絶縁されている一組の平行導体を有する。
そして、第1電極14Aにおける一方側で接続された複数本の平行導体は、第1実施形態と同様の第1配線16Aに接続される。そして、第1電極14Aにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体は、第1配線16Dに接続される。この第1配線16Dは、第1絶縁シート11上において、一端が、上記の様に第1電極14Aにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体に接続され、アーム部位11Eの長手方向に延在すると共に、アーム部位11Eと一方の側部部位11Bとの連結点において垂直に折れ曲がり、更に側部部位11Bの長手方向に延在して、他端が第1電極14Bにおける一方側で接続された複数本の平行導体に接続されている。また、第1電極14Bにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体は、第1実施形態と同様の第1配線16Cの一端に接続され、第1配線16Cの他端は、第1電極14Cにおける一方側で接続された複数本の平行導体に接続されている。第1電極14Cにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体は、第1配線16Eの一端に接続されている。この第1配線16Eは、第1絶縁シート11上において、上記の様に一端が第1電極14Cにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体に接続されて、他方の側部部位11Cの長手方向に延在すると共に、側部部位11Cとアーム部位11Fとの連結点において垂直に折れ曲がり、更にアーム部位11Fの長手方向に延在して、他端が第1電極14Dにおける一方側で接続された複数本の平行導体に接続されている。そして、第1電極14Dにおける他方側で接続された他の複数本の平行導体は、第1実施形態と同様の第1配線16Bの一端に接続される。
図15は、図13に示す第2電極シートを示す平面図である。図15に示すように、本実施形態の第2電極シート20は、第2配線26A、26Bが設けられていない点において、第1実施形態の第2電極シート20と異なる。
そして、図13に示すように、図14に示す第1電極シート10と第2電極シート20とが、第1実施形態と同様のスペーサ30を介して重ねられて一体化されている。
本実施形態の着座センサ2においては、座席装置に人が着座することにより、クッションパッドとシートパンにより感圧スイッチ40A〜40Dが押圧されると、第2電極24A〜24Dが、第1電極14A〜14Dにおけるそれぞれの平行導体に接触する。このため、第1電極14A〜14Dにおける互いに絶縁されている一組の平行導体同士が、第2電極24A〜24Dを介して、電気的に接続される。こうして、感圧スイッチ40A〜40Dがオンとなる。このように感圧スイッチ40A〜40Dがオンとなることにより、着座センサ2により人の着座が検出される。
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、保護部材60は、嵌合凸部61を有し嵌合部材を兼ねているとしたが、必ずしも嵌合凸部61を有していなくても良く、嵌合部材を兼ねていなくともよい。また、嵌合凸部61を有する場合においても、フック部63を有してらず、スナップフックが形成されていなくとも良い。
更に、上記実施形態においては、曲面64が、少なくとも底面62aに平行な方向から底面62aに垂直な方向にかけて設けられているとしたが、テール部位11Gを導出する方向によっては、曲面64を、底面62aに平行な方向から底面62aに垂直な方向よりも狭い領域のみに設けても良い。
また、上記実施形態においては、鍔部62が、テール部位11Gの自由端側からテール部位11Gの自由端側と反対側に向かって徐々に薄くなるとしたが、この構成は必須ではない。
また、上記実施形態において、保護部材60は、第1絶縁シート11のテール部位11Gと重なる位置のみに設けても良い。
また、上記実施形態において、着座センサ1の感圧スイッチの数を4つとしたが、本発明はこれに限らず、感圧スイッチの数を3つ以下でもよく、5つ以上でも良い。
また、各感圧スイッチ40A〜40Dにおける、第1電極14A〜14Dと第2電極24A〜24Dとは形状、大きさが一致しており、互いに完全に重なるものとしたが、本発明はこれに限らず、押圧力を検知できる範囲で、大きさや形状等が第1電極14A〜14Dと第2電極24A〜24Dとで異なっていても良い。
更に、上記実施形態において、クッション部材52を設けず、クッション部材51のみが設けられる構成であっても良い。この場合においても、着座センサ1は、従って、クッション部材51が、シートパン側の第1絶縁シート11がスペーサ30の開口に入り込むように、第1絶縁シート11を押圧し、クッションパッド93側の絶縁シート21は、クッションパッド93の弾性力により、スペーサ30の開口34A〜34Dに入り込むように撓む。こうして、一対の絶縁シートが撓むことにより、スペーサ30の開口を介して対向する一対の電極同士が接触することができるので、適切に感圧スイッチをオンすることができ、着座を適切に検出することができる。さらに、クッション部材51、52は、必ずしも必要ではない。この場合においても、クッションパッド93が、絶縁シート21を押圧することで、人の着座を検知することができる。
また、上記実施形態のように、一対のクッション部材51、52が設けられている場合、クッション部材51、52は、同じ弾性力を有し、同じ厚さとされたが、本発明は、これに限らず、クッション部材51、52が互いに異なる弾性力を有しても良く、互いに異なる厚さであっても良い。
また、上記実施形態のように、一対のクッション部材51、52が設けられている場合、クッション部材51、52は、着座センサ1に垂直な方向から見る場合に、互いに異なる形状であっても良い。この場合、クッション部材51は、第1絶縁シート11を介して少なくともスペーサ30の開口34A〜34Dを覆い、クッション部材52は、第2絶縁シート21を介して、少なくともスペーサ30の開口34A〜34Dを覆うように配置されていれば良く、クッション部材51、52の少なくとも一方が、スペーサ30の開口と重なる位置のみに設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、感圧スイッチ40A〜40Dが直列に接続された構成としたが、本発明は、これに限らず、例えば、配線を変更することにより、感圧スイッチ40A、40BでOR回路が形成され、感圧スイッチ40C、40DでOR回路が形成され、さらに、感圧スイッチ40A、40Bから成る感圧スイッチ群と、感圧スイッチ40C、40Dから成る感圧スイッチ群とによりAND回路が形成されて、全体として、AND−OR回路が形成されても良い。或いは、感圧スイッチ40A〜40Dの全てにより、OR回路が形成されていても良い。
また、上記実施形態において、感圧スイッチ40A、40Bと、感圧スイッチ40C、40Dとが、中心線Lを基準として、線対称となるように配置されているとしたが、感圧スイッチ40A、40Bの少なくとも1つと、感圧スイッチ40C〜40Dの少なくとも1つとが中心線Lを基準として、線対称となる位置に配置されても良い。さらには、感圧スイッチが、中心線Lを基準として、一方側のみに配置されても良い。