JP6283127B2 - 荷重検知センサ及び荷重検知センサユニット - Google Patents

荷重検知センサ及び荷重検知センサユニット Download PDF

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Description

本発明は、車両用シートの内部、車両用シートの下方、あるいは、車両用シートとその車両用シートを覆うカバーとの間などに設けられる荷重検知センサ及び荷重検知センサユニットに関する。
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、人の着座が検知されている状態においてシートベルトの着用が非検知となる場合に、警告が発せられる。このようなアラームシステムなどに用いられる荷重検知センサとして、下記特許文献1が提案されている。
この特許文献1の荷重検知センサは、第1フィルムのフィルム面に固着されかつ電気的に一本の線で接続された複数の離間した一方の電極と、第2フィルムにおいて第1フィルム面と対向するフィルム面に固着されかつ電気的に一本の線で接続された複数の離間した他方の電極と、各電極間が離間対向するように第1フィルムと第2フィルムとの間に配設されたスペーサとを備えている。
特開平9−315199号公報
しかしながら、上記特許文献1の荷重検知センサでは、一方の電極と他方の電極とで構成されるスイッチが複数とされ、これらスイッチが直列に接続される場合がある。このような場合、荷重検知センサにおける一対の端子の一方を第1フィルムに配置し、他方を第2フィルムに配置することが要求される。
したがって上記特許文献1の荷重検知センサでは、例えば、スイッチに対して並列となる抵抗を接続する場合には第1フィルム及び第2フィルムの外部に抵抗を設ける必要があるため、当該抵抗を設けるための部品点数の増加など大型化する傾向がある。
そこで、本発明は、一対のシートのいずれかに一対の端子を配置させ得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、少なくとも1以上の第1電極、及び、第1接点部を有する第1電極シートと、前記第1電極に対向される第2電極、及び、前記第1接点部に対向され前記第2電極と電気的に接続される第2接点部を有する第2電極シートと、前記第1電極シート及び前記第2電極シートの間に配置され、少なくとも前記第1電極及び前記第2電極の間と前記第1接点部及び前記第2接点部の間とに開口を有するスペーサと、前記第1電極に電気的に接続される一方の端子と、前記第1接点部に電気的に接続される他方の端子とを備え、前記第1電極と前記第2電極とでスイッチが構成され、前記第1接点部と第2接点部とで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が構成され、前記一方の端子と前記他方の端子間に電気的に直列に接続される前記スイッチの直列数が奇数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、第1電極シートの第1接点部と第2電極シートの第2接点部とを介して第1電極シートに形成される回路部位と第2電極シートに形成される回路部位とが常時的に導通状態にある。このため、荷重検知センサにおける回路において直列に接続されるスイッチの直列数が奇数である限り、当該荷重検知センサでは回路の一対の端子を第1電極シートに配置することができる。こうして、第1電極シートに一対の端子を配置させ得る荷重検知センサが提供される。
また、前記第2電極シートにおいて前記第2接点部を含む部位は、前記第2接点部を前記第1接点部に押し付ける板ばねとされることが好ましい。
このようにした場合、他の部材がなくても第1接点部と第2接点部とが常に接続された状態を維持させることができるため、接続不良を防止することができる。
また、前記第2電極シートは、金属シートでなることが好ましい。
このようにした場合、第2電極シートが金属であり、熱による影響が少ないため、高温環境化や低温環境下で荷重検知センサが用いられても、その荷重検知センサの感度が安定する。また、金属であるため、破損等を低減させることができるため、耐久性を向上させることができる。
また、前記第1電極シートと前記第2電極シートとを押し付けて、前記第1接点部と第2接点部とが接触する状態を維持させる押付部材をさらに備えることが好ましい。
このようにした場合、第1接点部に対する第2接点部の押し付け力を増大することができる。したがって、例えば車両用シートの振動などに起因して第1接点部に対する第2接点部の押し付け部位がずれ、第1接点部と第2接点部とが非接続状態になることを低減することができる。
また、前記第1電極シートにおける前記第1接点部及び前記第2電極シートにおける前記第2接点部を少なくとも覆って、前記第1接点部と第2接点部とが接触する状態を固定させる被覆部材をさらに備えることが好ましい。
このようにした場合、例えば車両用シートの振動などに起因して第1接点部に対する第2接点部の押し付け部位がずれ、第1接点部と第2接点部とが非接続状態になることを低減することができる。
また、前記第1電極シートは、前記第2電極シートに対向される一方の面からその一方の面とは逆の他方の面にまで貫通する第1シート貫通孔を有し、前記第1電極は、前記第1シート貫通孔内に設けられる第1導電性部材を通じて、前記他方の面に配置される回路部位と電気的に接続されることが好ましい。
このようにした場合、第1電極シートの他方の面に一方の端子を取り出すことが可能となり、他の電子部品と接続する場合に簡易となる。また、回路部位を他方の面に設けることができるため、一方の面に回路部位を設ける必要がなくなり、一方の面の回路部位による凹凸を少なくすることができる。これにより、荷重検知センサの感度を安定させることができる。
また、前記第1シート貫通孔における前記一方の面側の開口は、前記一方の面において前記第1電極が配置される領域に位置され、前記第1シート貫通孔は、前記第1電極に設けられる電極貫通孔を介して、前記第1電極と前記第2電極との間の開口に連通される空気孔を有することが好ましい。
このようにした場合、シート貫通孔が、第1電極シートの一方の面に配置される第1電極を、当該第1電極シートの他方の面側に回路部位と電気的に接続するための接続用孔のみならず、スペーサの空気を外部に排出する排気孔も兼ねることになる。このため、接続用孔と排気孔とを別々に設ける場合に比べて第1電極シートの耐久性を向上させることができる。また、排気孔を別途設ける必要がなくなり、省スペース化が可能となる。
また、前記第1電極シートは、前記第1シート貫通孔とは異なる位置に、前記第2電極シートに対向される一方の面からその一方の面とは逆の他方の面にまで貫通する第2シート貫通孔を有し、前記第1接点部は、前記第2シート貫通孔内に設けられる第2導電性部材を通じて、前記他方の面に配置される回路部位と電気的に接続されることが好ましい。
このようにした場合、第1電極シートの他方の面に一対の端子を取り出すことが可能となり、他の電子部品と接続する場合に簡易となる。また、回路部位を他方の面に設けることができるため、一方の面に回路部位を設ける必要がなくなり、一方の面の回路部位による凹凸を少なくすることができる。これにより、荷重検知センサの感度を安定させることができる。
また、前記他方の面に配置され、前記第1電極と前記第1接点部とを電気的に繋ぐ抵抗を有することが好ましい。
このようにした場合、抵抗の厚みが大きい場合であっても、その厚みによって荷重検知センサの感度が悪くなることを回避することができる。
また、前記一方の面に配置され、前記第1電極と前記第1接点部とを電気的に繋ぐ印刷抵抗を有することが好ましい。
このようにした場合、チップ抵抗を配置する場合に比べて薄厚化できる。また、印刷抵抗は、第1絶縁シートとスペーサとによって覆われて内部に収容されるため、当該第1絶縁シートの外表面に抵抗を配置する場合に比べて静電気などの影響が低減される。
また、上記いずれかに記載の荷重検知センサと、前記スイッチ上に配置され、外圧が加わった場合に前記スイッチを押しつけるスイッチ押圧部とを備える荷重検知センサユニットとすることもできる。
また、前記荷重検知センサユニットは、前記荷重検知センサを収容する収容空間を有するハウジングと、前記収容空間を覆うハウジングカバーとを備え、前記スイッチ押圧部は、前記ハウジングカバーに設けられるようにすることもできる。
このような荷重検知センサユニットでは、荷重検知センサのスイッチ上に配置されるスイッチ押圧部がスイッチを押しつけるため、当該スイッチ押圧部を介して適切に荷重を荷重検知センサに伝えることができる。
以上のように本発明によれば、一対のシートのいずれかに一対の端子を配置させ得る荷重検知センサ及び荷重検知センサユニットが実現される。
荷重検知センサユニットの構成を示す分解図である。 荷重検知センサの構成を示す分解図である。 荷重検知センサの断面を示す図である。 荷重検知センサの等価回路を示す図である。 第2実施形態における荷重検知センサの構成を示す分解図である。 図5のZ−Z線の断面を示す図である。 第2実施形態における荷重検知センサの等価回路を示す図である。 他の実施形態における荷重検知センサの断面の様子を示す図である。
(1)第1実施形態
本発明を実施するための第1実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。図1は、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に示すように、荷重検知センサユニット1は、台座2、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を主な構成要素として備える。
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には、ハウジング3を載置すべき載置面からその載置面とは逆側の面までにわたって貫通する複数の貫通孔23が形成されている。
一対のフック部22は、載置部21を挟んで対向されており、車両用フレームの開口に並べて張り渡される複数のばねのうち隣接する2本のばね部分に嵌め込まれる。一対のフック部22が隣接する2本のばね部分に嵌め込まれた場合、載置部21は、複数のばねに載置される車両用シートの下方であって、当該2本のばねの間に配置される。
ハウジング3は、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は底壁及び枠壁を有し、当該底壁及び枠壁によって荷重検知センサ5を収容する収容空間が形成される。
スイッチ収容部32の底壁には、固定用ピン33及び接続ピン34が設けられている。固定用ピン33は、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。接続ピン34は、コネクタ部31のコネクタ端子に電気的に接続される。また接続ピン34は、荷重検知センサ5を構成する第1電極シート50、第2電極シート60及びスペーサ70のうち、当該荷重検知センサ5の下側となる第1電極シート50に挿入されて荷重検知センサ5と電気的に接続される。なお、図1では、便宜上、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の枠壁の外側面には突出片35が設けられ、当該枠壁の下端には台座2の貫通孔23に嵌め込まれるフック片36が設けられている。フック片36が台座2の貫通孔23に嵌め込まれた場合、ハウジング3が台座2に固定される。
ハウジングカバー4は、スイッチ収容部32の収容空間を覆う蓋部材であり、頂壁及び枠壁を有する。ハウジングカバー4の枠壁の下端には一対のアーム41が設けられ、当該アーム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の開口42に対してハウジング3の突出片35が嵌め込まれることでハウジングカバー4がハウジング3に固定される。
ハウジングカバー4の頂壁には、ハウジング3におけるスイッチ収容部32の底壁に対向される内側面から突出するスイッチ押圧部43が設けられている。スイッチ押圧部43は、ハウジング3にハウジングカバー4が固定された場合には、荷重検知センサ5のスイッチ部分と隙間を隔てて配置される。
ハウジングカバー4の頂壁の外側面は、車両用シートの下面に対向する面とされる。すなわち、複数のばねに載置される車両用シートの下方であって2本のばねの間に台座2が配置され、当該台座2に固定されたハウジング3にハウジングカバー4が取り付けられた場合、当該ハウジングカバー4は車両用シートの下面と隙間を隔てて位置する。この場合に人が車両用シートに着座すると、当該車両用シートが下方に落ち込んでハウジングカバー4が押圧され、ハウジングカバー4のスイッチ押圧部43によって荷重検知センサ5のスイッチ部分が押し付けられる。なお、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、当該樹脂にガラス繊維を含有させたものが挙げられる。
図2は荷重検知センサの構成を示す分解図であり、図3は荷重検知センサの断面を示す図である。具体的に図3の(A)は図2のX−Xを通る断面を示す図であり、図3の(B)は図2のY−Yを通る断面を示す図である。
図2及び図3に示すように、荷重検知センサ5の第1電極シート50は、例えば可撓性を有しない絶縁性の基板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及び第1接点部53が配置される。
第1電極52は、スイッチSWを構成する一方のスイッチ素子であり、例えば円形の金属印刷層とされる。なお、スイッチSWを構成する他方のスイッチ素子は第2電極シート60側に設けられる第2電極62である。
第1接点部53は、荷重検知センサユニット1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(図3の(B))を構成する一方の部材であり、例えば金属印刷層とされる。本実施形態の第1接点部53は、接続維持部APを構成する他方の部材である第2電極シート60の第2接点部63が接触する接触領域AR1と、当該接触領域AR1に電気的に接続され第2接点部63が非接触となる非接触領域AR2とで構成される。なお、外圧は、人の着座に応じて車両用シートから荷重検知センサユニット1に与えられる押圧力である。
基板51において一方の面F1とは逆の他方の面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が配置される。抵抗54は、断線を検知するための抵抗であり、第1電極52と第2電極62とで構成されるスイッチSWに対して電気的に並列に接続される。本実施形態の場合、抵抗54はチップ抵抗とされる。
基板51には、当該基板51の一方の面F1から他方の面F2にまで貫通するシート貫通孔55が形成される。このシート貫通孔55には、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が含まれる。
第1シート貫通孔55Aは、基板51の一方の面F1のうち第1電極52が配置される領域内に開口が位置されるシート貫通孔である。第1シート貫通孔55Aの内部には第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の他方の面F2に配置される回路部位と第1電極52とが電気的に接続される。
この第1導電性部材CPAは第1シート貫通孔55Aの内周面に沿って設けられており、当該第1導電性部材CPAに囲まれる空気孔SPは第1電極52に設けられる電極貫通孔52Aを介してスペーサ70の開口71に連通される。すなわち、第1シート貫通孔55Aは、第1電極52を貫通する電極貫通孔52Aを介して、第1電極52と第2電極62との間の開口71に連通される空気孔SPを有している。
このように第1シート貫通孔55Aは、基板51の一方の面F1に配置される第1電極52と他方の面F2側に配置される回路部位とを接続させる孔のみならず、スペーサ70の開口71内の空気を荷重検知センサ5の外部に排出する排気孔も兼ねている。
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シート貫通孔である。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の内部には第2導電性部材CPBが充填されており、当該第2導電性部材CPBを介して、基板51の他方の面F2に配置される回路部位と第1接点部53とが電気的に接続される。なお、この第2導電性部材CPBは第2シート貫通孔55Bの内部に充填されているため、第1シート貫通孔55Aの空気孔SPに相当する空間はない。
固定用貫通孔55C,55D(図2)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る。この固定用貫通孔55C,55Dの直径は固定用ピン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5A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5Bが設けられる。端子5A,5B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5A,5B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。
第2電極シート60は、金属シート61、第2電極62、及び、第2接点部63を有する。
金属シート61は、可撓性を有する薄厚の金属シートであり、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。金属シート61の材料としては、金属である限り特に限定するものではないが、例えばステンレスや銅などが挙げられる。
金属シート61には、当該金属シート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。
第2電極62は、スイッチSWを構成する他方のスイッチ素子であり、本実施形態では金属シート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、金属シート61の一部が第2電極62を兼ねている。なお、例えば、金属シート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、金属シート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、金属シート61には、当該金属シート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及び61B(図1)が所定間隔をあけて設けられ、これら切り欠き61A及び61B(図1)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が金属シート61のシート面に対して傾斜するように、当該第2接点部63の根元がスペーサ70と対向される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。このように金属シート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を兼ねている。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。
なお、第2電極シート60における固定用貫通孔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る。
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シート61と同形同大とされる。スペーサ70の材料としてはPET、PI(ポリイミド)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に対向される金属シート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と重なる位置に配置される。開口71の大きさは、第1電極52の大きさよりも僅かに小さい状態とされる。
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に対向される金属シート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と重なる位置に配置される。開口72の大きさは、金属シート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。
なお、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。
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が重ね合わされて荷重検知センサ5が構成される。本実施形態では、図1に示すように、ハウジング3の一対の接続ピン34に第1電極シート50のピン用貫通孔55E,55Fが通される。これによりピン用貫通孔55E,55Fの内部に設けられる端子5A,5B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3における固定用ピン33にはスペーサ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が順に通される。そして、基板51の一方の面F1がスペーサ70の一方の面に当接され、金属シート61の一面がスペーサ70の他方の面に当接された状態で、第1電極シート50、スペーサ70及び第2電極シート60が固定用ピン33に固定される。
なお、荷重検知センサ5において接続維持部AP(図3(B))を構成する第2接点部63は、金属シート61のシート面に対して塑性変形をさせて常時傾斜した状態にある。このため、スペーサ70が介在する状態で第1電極シート50及び第2電極シート60が重ね合わされた場合、第2接点部63は、開口72を介して、当該第2接点部63に対向される第1接点部53を押圧し続けることになる。したがって、接続維持部APでは、荷重検知センサユニット1に外圧が加わらない場合にも第1接点部53と第2接点部63との電気的な接続状態が維持される。
ところで、第1電極シート50、第2電極シート60及びスペーサ70が重ね合わされた荷重検知センサ5は、車両用シートに人が着座した場合に、ハウジングカバー4のスイッチ押圧部43(図1)によって第2電極シート60側から押し付けられる。この場合、荷重検知センサ5では、第2電極シート60の金属シート61がスペーサ70の開口71に入り込むように撓んで、当該開口71を介して互いに対向される第1電極52と第2電極62とが接触する。この結果、荷重検知センサ5のスイッチSWがオンとなり、当該荷重検知センサ5の回路が導通することになる。このように、荷重検知センサ5のスイッチSW上に配置されるスイッチ押圧部43がスイッチSWを押しつけるため、当該スイッチ押圧部43を介して適切に荷重を荷重検知センサ5に伝えることができる。
なお、スペーサ70の開口71には、上述したように、第1電極52の電極貫通孔52Aを介して第1シート貫通孔55Aが連通されている(図3の(A))。このため、第2電極シート60の金属シート61が撓むとき、開口71の空気は開口内に留まることなく荷重検知センサ5の外部に排出される。したがって、第2電極シート60の金属シート61の撓みが開口71内の空気によって抑制されるといったことが回避され、第1電極52と第2電極62が接触し易くなり、荷重検知センサ5の感度が向上することになる。
図4は、荷重検知センサ5の等価回路を示す図である。図4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5A,5B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)とが設けられる。
このスイッチSWは一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続され、当該一対の端子5A,5B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3A,3Bに接続される。また、スイッチSWに対して抵抗54が電気的に並列に接続される。
以上のとおり、本実施形態の荷重検知センサユニット1は、第1電極シート50、第2電極シート60及び第1電極シート50と第2電極シート60との間に配置されるスペーサ70を備えている。第1電極シート50は1つの第1電極52、及び、第1接点部53を有し、第2電極シート60は第1電極52に対向される第2電極62、及び、第1接点部53に対向され第2電極62と電気的に接続される第2接点部63を有する。スペーサ70は、少なくとも第1電極52及び第2電極62の間と第1接点部53及び第2接点部63の間とに開口71,72を有する。
また、第1電極52と第2電極62とでスイッチSWが構成され、第1接点部53と第2接点部63とで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が構成される。そして、荷重検知センサ5における一方の端子5Aと他方の端子5B間に電気的に直列に接続されるスイッチSWの直列数が1つとされる。
このような荷重検知センサユニット1では、第1電極シート50の第1接点部53と第2電極シート60の第2接点部63とを介して第1電極シート50に形成される回路部位と第2電極シート60に形成される回路部位とが常時的に導通状態にある。このため、第1電極シート50に一対の端子5A,5Bそれぞれを配置することができる。こうして、第1電極シート50に一対の端子を配置させ得る荷重検知センサユニット1が提供される。
本実施形態の場合、第2電極シート60において第2接点部63を含む部位は、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。
したがって、他の部材がなくても第1接点部53と第2接点部63を常に接続状態に維持できるため、接続不良を防止することができる。また、板バネのみで第1接点部53と第2接点部63が接続されている場合、第2接点部63を第1接点部53に押し付ける他の部材が回避されるため、その分だけ部品点数が削減され、小型化が可能となる。
本実施形態の場合、第2電極シート60は金属シート61でなる。このため、第2電極シート60における熱による影響が少ないため、高温環境化や低温環境下で用いても、荷重検知センサ5の感度が安定する。また、第2電極シート60が金属であるため、破損等を低減させることができ、耐久性を向上させることができる。さらに、第2電極シート60において板ばねとされる第2接点部63も金属となるため、樹脂シートの一部が板ばねとされる場合に比べて、当該板ばねとして形成される第2接点部63の展性及び延性を大きくすることができる。したがって、板ばねとして形成される第2接点部63が折れるなどの破損を低減させ、当該板ばねの耐久性を向上させることができる。
また本実施形態の場合、第1電極シート50のシートとなる基板51は、第2電極シート60に対向される一方の面F1から他方の面F2にまで貫通する第1シート貫通孔55Aを有する。また、第1電極52は、第1シート貫通孔55A内に設けられる第1導電性部材CPAを通じて、基板51の他方の面F2に配置される回路部位と電気的に接続されている。
このため、基板51の他方の面F2に一方の端子5Aを取り出すことが可能となる。本実施形態のように、第1シート貫通孔55Aとは別のピン用貫通孔55Eの内部に端子5Aを配置することも可能である。したがって、荷重検知センサユニット1をコネクタ部31などの他の電子部品と接続する場合に簡易となる。また、回路部位を他方の面F2に設けることができるため、一方の面F1に回路部位を設ける必要がなくなり、一方の面F1の回路部位による凹凸を少なくすることができる。これにより、荷重検知センサ5の感度を安定させることができる。
さらに本実施形態の場合、第1シート貫通孔55Aにおける一方の面側の開口は、基板51の一方の面F1において第1電極52が配置される領域に位置される。また、第1シート貫通孔55Aは、第1電極52に設けられる電極貫通孔52Aを介して、第1電極52と第2電極62との間の開口71に連通される空気孔SPを有する。
このため、第1シート貫通孔55Aが、基板51の一方の面F1に配置される第1電極52を、当該基板51の他方の面側に回路部位と電気的に接続するための接続用孔のみならず、スペーサの空気を外部に排出する排気孔も兼ねることになる。このため、接続用孔と排気孔とを別々に設ける場合に比べて基板51の耐久性を向上させることができる。また、排気孔を別途設ける必要がなくなり、省スペース化が可能となる。
さらに本実施形態の場合、第1電極シート50のシートとなる基板51は、第1シート貫通孔55Aとは異なる位置に、第2電極シート60に対向される一方の面F1から他方の面F2にまで貫通する第2シート貫通孔55Bを有する。また、第1接点部53は、第2シート貫通孔55B内に設けられる第2導電性部材CPBを通じて、基板51の他方の面F2に配置される回路部位と電気的に接続されている。
このため、基板51の他方の面F2に一対の端子5A,5Bを取り出すことが可能となる。本実施形態のように、第1シート貫通孔55Aとは別のピン用貫通孔55E,55Fの内部に端子5A,5Bを配置することも可能である。したがって、荷重検知センサユニット1をコネクタ部31などの他の電子部品と接続する場合に簡易となる。また、回路部位を他方の面F2に設けることができるため、一方の面F1に回路部位を設ける必要がなくなり、一方の面F1の回路部位による凹凸を少なくすることができる。これにより、荷重検知センサ5の感度を安定させることができる。
さらに本実施形態の場合、基板51の他方の面F2に配置され、第1電極52と第1接点部53とを繋ぐ抵抗54を有している。このため、抵抗54の厚みが大きい場合であっても、その厚みによって荷重検知センサユニット1の感度が悪くなることを回避することができる。
なお、本実施形態では、第2電極シート60における回路部位及び抵抗54は基板51の他方の面F2に設けられ、一対の端子5A,5Bはピン用貫通孔55E,55F内に設けられている。このため、基板51の一方の面F1に第1電極52、及び、第1接点部53以外の部品がほとんどなく、他の部品による凹凸がなくなり、荷重検知センサユニット1の感度がより向上する。
(2)第2実施形態
次に、本発明を実施するための第2実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。ただし、第2実施形態における荷重検知センサユニットの構成要素のうち第1実施形態と同一又は同などの構成要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
図5は、第2実施形態における荷重検知センサの構成を示す分解図である。図6は、図5のZ−Z線の断面を示す図である。図7は、第2実施形態における荷重検知センサの等価回路を示す図である。
第1実施形態では、図4に示すように、荷重検知センサ5におけるスイッチSWの数が1つとされており、当該荷重検知センサ5の一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されるスイッチSWの直列数は1つであった。
これに対し、本実施形態では、図7に示すように、荷重検知センサ5におけるスイッチ数は4つとされる。これらスイッチSW1〜SW4は並列に接続されているため、当該スイッチSW1〜SW4それぞれが荷重検知センサ5の一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されることになる。つまり、本実施形態では、荷重検知センサ5におけるスイッチ数は複数であるが、当該荷重検知センサ5の一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されるスイッチの直列数は1つとされる。
なお、スイッチSW1〜SW4を構成する一方のスイッチ素子が第1電極82A〜82Dであり、当該スイッチSW1〜SW4を構成する他方のスイッチ素子が第2電極92A〜92Dである。
また、第1実施形態では、図1及び図3に示すように、荷重検知センサ5の第2電極シート60と隙間を隔てて、当該荷重検知センサ5のスイッチSWの上方に位置する1つのスイッチ押圧部43がハウジングカバー4の頂壁に設けられていた。
これに対し、本実施形態では、スイッチ押圧部43に代えて、荷重検知センサ5の第2電極シート60と隙間を隔てて、当該荷重検知センサ5の各スイッチSW1〜SW4の上方にそれぞれ位置する4つのスイッチ押圧部(図示せず)がハウジングカバー4の頂壁に設けられる。
また、第1実施形態では、図2に示すように、第1電極シート50のシートとして可撓性を有しない絶縁性の基板51が採用され、第2電極シート60のシートとして金属シート61が採用されていた。そして、金属シート61の互いに異なる一部が第2電極62及び第2接点部63とされた。
これに対し、本実施形態では、図5に示すように、第1電極シート50のシートとして可撓性を有する第1絶縁シート81が採用され、第2電極シート60のシートとして可撓性を有する第2絶縁シート91が採用される。第1絶縁シート81及び第2絶縁シート91の材料としては、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。
この第2絶縁シート91においてスペーサ70を介して第1電極82A〜82Dと対向する部位に例えば金属印刷層でなる第2電極92A〜92Dがそれぞれ設けられる。また、第2絶縁シート91においてスペーサ70を介して第1接点部83と対向する部位に例えば金属印刷層でなる第2接点部93が設けられる。第2接点部93と第1接点部83とは同程度の形状及び大きさとされる。
また、第1実施形態では、図3の(B)に示すように、金属シート61の縁を含む部位に設けられる第2接点部63が板ばねとされた。この板ばねの第2接点部63が第1接点部53を押圧し続けて、荷重検知センサユニット1に外圧が加わらない場合にも第1接点部53と第2接点部63との電気的な接続状態が維持された。
これに対し、本実施形態では、図6に示すように、第1接点部83と第2接点部93とを少なくとも覆って、第1接点部83と第2接点部93とが接触する状態を固定させる被覆部材120が設けられている。この被覆部材120は例えばモールド成形によって設けられ、当該被覆部材120によって物理的な接触状態にある第1接点部83と第2接点部93とが固定され維持される。このため、単に板ばねで押さえ付ける第1実施形態の場合に比べて第1接点部83と第2接点部93との接続がより一段と強固に維持される。したがって、例えば車両用シートの振動などに起因して第1接点部83に対する第2接点部93の押し付け部位がずれ、第1接点部83と第2接点部93とが非接続状態になることを低減することができる。なお、図5では、便宜上、被覆部材120が省略されている。
また、第1実施形態では、図3に示すように、ピン用貫通孔55E,55Fが基板51に設けられ、当該ピン用貫通孔55E,55Fの内周面に沿って端子5A,5Bが設けられていた。これら端子5A,5Bは、ピン用貫通孔55E,55Fに挿入される接続ピン34を介してコネクタ端子3A,3Bと接続されていた。
これに対し、本実施形態では、図5に示すように、ピン用貫通孔55E,55Fは省略され、第1絶縁シート81の一方の面F1のうち、スペーサ70によって覆われない領域ARに端子5A,5Bが設けられる。図6に示すように、端子5A,5Bにはリード線200の一端が接続され、当該リード線200を介して、そのリード線200の他端と接続されるコネクタ端子3A,3Bと端子5A,5Bとが電気的に接続される。
なお、本実施形態では、リード線200の一端と端子5A,5Bとの接続部分が、上述の被覆部材120によって、第1接点部83及び第2接点部93とともに被覆される。このため、被覆部材120によって第1接点部83と第2接点部93との接続のみならず、リード線200の一端と端子5A,5Bとの接続がより一段と強固に維持される。これに加えて、外部の静電気の混入などを抑止することもできる。また、第1シート貫通孔55A、第2シート貫通孔55B及びピン用貫通孔55E,55Fが省略されるため、当該貫通孔を省略する分だけ第1絶縁シート81の耐久性が向上される。
また、第1実施形態では、図2に示すように、スペーサ70の開口71に第1電極52の電極貫通孔52Aを介して第1シート貫通孔55Aが連通され、当該第1シート貫通孔55Aが電気的接続用の孔のみならず排気孔も兼ねていた。
これに対し、本実施形態では、図5に示すように、第1電極82A〜82Dには電極貫通孔52Aが設けられていない。また、第1シート貫通孔55Aとは別に排気貫通孔85が第1絶縁シート81に設けられ、当該第1絶縁シート81にスペーサ70の開口101A〜101Eが連通される。
すなわち、本実施形態のスペーサ70には、第1電極82A〜82Dと、当該第1電極82A〜82Dに対向される第2電極92A〜92Dとの間であって、当該第1電極82A〜82D及び第2電極92A〜92Dと鉛直方向において重なる各位置に開口101A〜101Dが形成される。また、第1接点部83と第2接点部93との間であって、当該第1接点部83及び第2接点部93と鉛直方向において重なる位置に開口101Eが形成される。この開口101Eは、第1接点部83と第2接点部93とを物理的に接触させるための開口であり、スペーサ70が介在する状態で第1電極シート50及び第2電極シート60が重ね合わされた場合、当該第1接点部83と第2接点部93によって閉じた状態になる。なお、開口101Eは、上記第1実施形態におけるスリット状の開口72に相当する。
さらにスペーサ70には、各開口101A〜101E同士を連通するための連通スリット102A〜102Dが形成される。連通スリット102Aは、直列に接続されるとともに隣接するスイッチSW1及びSW2に対応する開口101A及び101B同士を連通する。連通スリット102Bは、直列に接続されるとともに隣接するスイッチSW2及びSW3に対応する開口101B及び101C同士を連通する。連通スリット102Cは、スイッチSW4に対応する開口101Dと連通スリット102Bとを連通する。連通スリット102Dは、第1接点部83及び第2接点部93の間に形成される開口101Eと連通スリット102Aとを連通する。このような開口101A〜101Eのうち例えば開口101Aには、第1絶縁シート81の排気貫通孔85と繋げるための排気用スリット103が形成される。
また、第1実施形態では、図3及び図4に示すように、基板51の他方の面F2にチップ抵抗でなる抵抗54が配置され、当該抵抗54はスイッチSWに対して並列に接続されていた。
これに対し、本実施形態では、図6に示すように、第1絶縁シート81の一方の面F1に印刷抵抗でなる抵抗84が配置され、当該抵抗84はスイッチSW1〜SW4に対して並列に接続されている。したがって、本実施形態では、第1実施形態に比べて荷重検知センサ5が薄厚化される。また、抵抗84は、第1絶縁シート81とスペーサ70とによって覆われ、荷重検知センサ5の内部に収容されるため、当該荷重検知センサ5の外表面に配置される第1実施形態の抵抗54に比べて静電気などの影響が低減される。
このような本実施形態の荷重検知センサでは、上記第1実施形態と同様に、第1接点部83と第2接点部93とは外圧が加わらない場合にも電気的に接続された状態にある。また、本実施形態の荷重検知センサでは、一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されるスイッチの直列数が1つであり、奇数である。
このため、第1絶縁シート81の第1接点部83と第2絶縁シート91の第2接点部93とを介して第1絶縁シート81に形成される回路部位と第2絶縁シート91に形成される回路部位とが常時的に導通状態にある。したがって、上記第1実施形態と同様に、一対の端子5A,5Bそれぞれを第1絶縁シート81に配置することができる。
(3)他の実施形態
以上、第1実施形態及び第2実施形態が一例として説明された。しかしながら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、一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されるスイッチの直列数が1つとされた。しかしながら、この直列数は奇数であれば、1つでなくても良い。直列数が奇数である限り、上記実施形態と同様に、荷重検知センサにおける回路の一対の端子である端子5A,5Bを第1電極シート50側に配置することができる。なお、上述したように、荷重検知センサ5の回路において2以上のスイッチが並列に接続される場合、当該並列に接続されるスイッチ群の各スイッチは一対の端子5A,5B間でそれぞれ直列に接続されることになる。したがって、スイッチ群におけるスイッチ数が複数であっても、一対の端子5A,5B間に電気的に直列に接続されるスイッチの直列数としては1つとなる。
また上記第1実施形態では、第2電極シート60のシートとして金属シート61が採用された。しかしながら、金属シート61に代えてPET、PI又はPEN等の樹脂シートが採用されても良い。なお、樹脂シートは第2電極62、第2接点部93及び第2電極62と第2接点部93とを繋ぐ回路を兼ねることはできないため、当該樹脂シートの一面に例えば金属印刷層などの第2電極62、第2接点部93及び第2電極62と第2接点部93とを繋ぐ回路が設けられる。このようにしても上記第1実施形態と同様の効果を奏する。ただし、上述したように、樹脂シートでは金属シート61に比べて展性及び延性が小さくなる傾向にあるので、板ばねとして形成される第2接点部63が折れるなどの破損を低減させて耐久性を向上させる観点では、金属シート61が好ましい。
また、上記第1実施形態では、一対の端子5A,5Bがピン用貫通孔55E,55Fの内部に設けられたが、基板51の一方の面F1又は他方の面F2上に一対の端子5A,5Bが設けられていても良い。
また上記第2実施形態では、第1電極シート50のシートとして第1絶縁シート81が採用され、第2電極シート60のシートとして第2絶縁シート91が採用された。しかしながら、第2絶縁シート91が金属シートとされていても良い。この場合、上記第1実施形態の金属シート61の場合と同様に、第2電極92A〜92D及び第2接点部93を金属シートが兼ねることになるため、部品点数を削減できる。
また上記第2実施形態では、第2接点部93が板ばねとされていなかったが、第1実施形態と同様に第2接点部93を板ばねとしても良い。
また上記第2実施形態では、第1接点部83と第2接点部93とが被覆部材120によって被覆された。しかしながら、この被覆部材120に代えて、図8に示すように、第2電極シート60において第1電極シート50に対向する面とは逆の面側から、当該第2電極シート60を介して第2接点部93を第1接点部83に押し付ける押付部材300が設けられても良い。また、第1電極シート50において第2電極シート60に対向する面とは逆の面側から、当該第1電極シート50を介して第1接点部83を第2接点部93に押し付ける押付部材が設けられても良い。さらに、第1電極シート50と第2電極シート60との双方を互いに押し付ける押付部材が設けられても良い。要するに、第1電極シート50と第2電極シート60との少なくとも一方を押し付けて、第1接点部83と第2接点部93とが接触する状態を維持させる押付部材であれば良い。このような押付部材が設けられる場合、第2接点部93は板ばねとされていてもされていなくても良い。なお、リード線200の一端と端子5A,5Bとの接続部分は例えばはんだ等により固定される。また、押付部材300あるいは上述の被覆部材120は上記第1実施形態に設けられていても良い。
また上記第1実施形態ではチップ抵抗でなる抵抗54が設けられ、上記第2実施形態では印刷抵抗でなる抵抗84が設けられたが、当該抵抗54,84は省略されても良い。また、抵抗54,84は、複数設けられていても良い。
また上記第1実施形態では、荷重検知センサ5の第2電極シート60と隙間を隔てて、当該荷重検知センサ5のスイッチSWにスイッチ押圧部43が配置された。また上記第2実施形態では、荷重検知センサ5の第2電極シート60と隙間を隔てて、当該荷重検知センサ5の各スイッチSW1〜SW4の上方にスイッチ押圧部が配置された。しかしながら、荷重検知センサ5の第2電極シート60に当接する状態で、各スイッチSW,SW1〜SW4の上方にスイッチ押圧部が配置されていても良い。要するに、スイッチSW,SW1〜SW4上に配置されるスイッチ押圧部であれば良い。
また上記第1実施形態では、抵抗54を収容するための窪みがスイッチ収容部32の底壁に設けられていなかったが、当該窪みがスイッチ収容部32の底壁に設けられていても良い。
また上記実施形態では、台座2、ハウジング3及びハウジングカバー4が備えられた。しかしながら、例えば、荷重検知センサが車両用シートのシートパンに配置される場合など、台座2、ハウジング3及びハウジングカバー4の全部又は一部が省略されていても良い。また、本実施形態の荷重検知センサについては、車両用シートへの着座を検知するセンサ以外の用途で用いられても良い。なお、上記第2実施形態においてハウジング3及びハウジングカバー4を省略する場合には、第1接点部83及び第2接点部93が接触された状態で、上述の被覆部材120により覆うことが好ましい。また、ハウジングカバー4を省略する場合、スイッチ押圧部43又は押付部材300は、例えば車両用シートの下面部位などに設けられる。
なお、荷重検知センサユニット1における各構成要素は、上述した第1実施形態、第2実施形態及び他の実施形態に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
本発明は、荷重を検知すべき場所に設けられる限り利用可能性がある。例えば、車両などの乗り物の座席や介護用ベッドに対して利用可能性があり、シートベルトを着用すべき座席に対して特に利用可能性がある。
1・・・荷重検知センサユニット
2・・・台座
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
52,82A〜82D・・・第1電極
53,83・・・第1接点部
54,84・・・抵抗
55・・・シート貫通孔
60・・・第2電極シート
61・・・金属シート
62,92A〜92D・・・第2電極
63,93・・・第2接点部
70・・・スペーサ
71,72,101A〜101E・・・開口
81・・・第1絶縁シート
85・・・排気貫通孔
91・・・第2絶縁シート
102A〜102D・・・連通スリット
103・・・排気用スリット
120・・・被覆部材
200・・・リード線
300・・・押付部材

Claims (12)

  1. 少なくとも1以上の第1電極、及び、第1接点部を有する第1電極シートと、
    前記第1電極に対向される第2電極、及び、前記第1接点部に対向され前記第2電極と電気的に接続される第2接点部を有する第2電極シートと、
    前記第1電極シート及び前記第2電極シートの間に配置され、少なくとも前記第1電極及び前記第2電極の間と前記第1接点部及び前記第2接点部の間とに開口を有するスペーサと、
    前記第1電極に電気的に接続される一方の端子と、
    前記第1接点部に電気的に接続される他方の端子と
    を備え、
    前記第1電極と前記第2電極とでスイッチが構成され、前記第1接点部と前記第2接点部とで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が構成され、
    前記一方の端子と前記他方の端子間に電気的に直列に接続される前記スイッチの直列数が奇数とされる
    ことを特徴とする荷重検知センサ。
  2. 前記第2電極シートにおいて前記第2接点部を含む部位は、前記第2接点部を前記第1接点部に押し付ける板ばねとされる
    ことを特徴とする請求項1に記載の荷重検知センサ。
  3. 前記第2電極シートは、金属シートでなる
    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電極シートと前記第2電極シートとの少なくとも一方を押し付けて、前記第1接点部と前記第2接点部とが接触する状態を維持させる押付部材
    をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3いずれか1項に記載の荷重検知センサ。
  5. 前記第1電極シートにおける前記第1接点部及び前記第2電極シートにおける前記第2接点部を少なくとも覆って、前記第1接点部と前記第2接点部とが接触する状態を固定させる被覆部材
    をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3いずれか1項に記載の荷重検知センサ。
  6. 前記第1電極シートは、前記第2電極シートに対向される一方の面からその一方の面とは逆の他方の面にまで貫通する第1シート貫通孔を有し、
    前記第1電極は、前記第1シート貫通孔内に設けられる第1導電性部材を通じて、前記他方の面に配置される回路部位と電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項1から請求項5いずれか1項に記載の荷重検知センサ。
  7. 前記第1シート貫通孔における前記一方の面側の開口は、前記一方の面において前記第1電極が配置される領域に位置され、
    前記第1シート貫通孔は、前記第1電極に設けられる電極貫通孔を介して、前記第1電極と前記第2電極との間の開口に連通される空気孔を有する
    ことを特徴とする請求項6に記載の荷重検知センサ。
  8. 前記第1電極シートは、前記第1シート貫通孔とは異なる位置に、前記第2電極シートに対向される前記一方の面から前記他方の面にまで貫通する第2シート貫通孔を有し、
    前記第1接点部は、前記第2シート貫通孔内に設けられる第2導電性部材を通じて、前記他方の面に配置される回路部位と電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の荷重検知センサ。
  9. 前記他方の面に配置され、前記第1電極と前記第1接点部とを電気的に繋ぐ抵抗を有する
    ことを特徴とする請求項8に記載の荷重検知センサ。
  10. 前記第1電極シートの前記第2電極シートに対向される一方の面に配置され、前記第1電極と前記第1接点部とを電気的に繋ぐ印刷抵抗を有する
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の荷重検知センサ。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の荷重検知センサと、
    前記スイッチ上に配置され、外圧が加わった場合に前記スイッチを押しつけるスイッチ押圧部と
    を備えることを特徴とする荷重検知センサユニット。
  12. 前記荷重検知センサユニットは、
    前記荷重検知センサを収容する収容空間を有するハウジングと、
    前記収容空間を覆うハウジングカバーと
    を備え、
    前記スイッチ押圧部は、前記ハウジングカバーに設けられる
    ことを特徴とする請求項11に記載の荷重検知センサユニット。


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