JP6596150B2 - 荷重検知センサユニットおよびシート装置 - Google Patents

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Description

本発明は、荷重検知センサユニットおよびシート装置に関し、人の着座等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。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として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装置が記載されている。この荷重検知装置に用いられる荷重検知センサでは、一対の樹脂製のフィルム間に開口がされたスペーサが配置され、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って金属板が配置されている。
この荷重検知装置によれば、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。従って、上記荷重検知センサによれば、温度変化によって着座として誤検知してしまうことが抑制される。
特許第05324548号公報
しかし、上記のような金属板が設けられる場合、金属板が設けられない場合と比べてフィルムが撓みづらく、各フィルム上に形成される一対の電極で構成されるスイッチがオンしづらくなり、着座に起因する荷重を検知し難くなるとう懸念がある。このため、荷重を適切に検知することが望まれている。
そこで、本発明は、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットおよ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ユニットは、互いに離れて対向する一対の電極で構成されるスイッチを有するスイッチシートと、前記スイッチシートの一方の面側に固定され、少なくとも前記スイッチを覆う金属板と、を有する荷重検知センサと、圧力を受ける受圧面と、前記金属板のうち前記スイッチシートに固定される面とは逆の面側で前記スイッチと重なる領域の少なくとも一部を前記受圧面から受ける圧力に応じて押圧する押圧部と、を有し、前記荷重検知センサに固定される金属部材と、を備え、前記金属部材は、一方の面が前記受圧面とされる平坦なシート部分を有し、前記押圧部は、前記シート部分のうち、前記受圧面とは反対の面から前記荷重検知センサ側に突出することを特徴とする。
このような荷重検知センサユニットは、例えば、座席のシートクッションやベッドのシートクッション(ベッドマット)等といった荷重を検知すべき検知対象物の下方に配置される。この検知対象物からの圧力を金属部材が受圧面で受けた場合、当該金属部材は、金属板のうちスイッチシートに固定される面とは逆の面側で前記スイッチと重なる領域の少なくとも一部を、押圧部によって押圧する。この金属部材は平坦なシート部分を有し、そのシート部分の一方の面が受圧面の一部とされ、他方の面から押圧部が突出している。このため、金属部材は、受圧面で概ね均等に圧力を受けてその圧力を押圧部から金属板に伝えることができる。
金属板は、押圧部によって押圧されると撓む。この金属板はスイッチシートの一方の面上にスイッチを覆うように固定されているため、当該金属板の撓みによってスイッチを押し付ける。この結果、スイッチを構成する一対の電極が離れた状態から接触した状態になり、当該スイッチがオンになる。
ところで金属は、温度が変化する場合においても上記のように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の周りの環境温度が変化する場合であっても、金属部材が金属板を押圧する力や、その金属部材に押圧される金属板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によれば、環境温度が変化する場合であっても、荷重を適切に検知することができる。
また、金属は樹脂と比べるとクリープが生じにくいため、受圧面で圧力を受ける金属部材のシート部分や、その金属部材に押圧される金属板に押し癖がつきづらく、当該押し癖等によりスイッチがオンすることを抑制することができる。
さらに、スイッチシートの一方の面側に金属板が固定され、当該スイッチシートの一方の面側でスイッチシート及び金属板を有する荷重検知センサに金属部材が固定されているため、スイッチと押圧部との相対的な位置ずれが抑制される。従って、この荷重検知センサユニットによれば、振動等がある場合であっても、荷重を適切に検知することができる。
なお、金属部材は荷重検知センサに固定されているので、当該荷重検知センサを覆うようなケースに押圧部を設ける場合に比べると薄型化が可能となる。
こうして、本発明の荷重検知センサユニットは、荷重を適切に検知することができる。
前記金属部材は、前記金属板の剛性よりも高い剛性を有することが好ましい。
金属部材の剛性が金属板の剛性よりも高い場合、当該金属部材の剛性が金属板の剛性よりも低い場合よりも金属板が撓み易いのでスイッチをより適切にオンさせることができる。従って、荷重をより適切に検知することができる。
また、前記押圧部は、前記金属板に接していることが好ましい。
金属部材が検知対象物からの圧力を受けた場合、当該金属部材には検知対象物を押し返す力が働いている。このため、押圧部と金属板とに隙間が形成されていると、検知対象物を押し返す力に加えて、押圧部を金属板に接触させるまでの押圧力が検知対象物に必要となる。これに対し、押圧部が金属板に接している場合には、当該押圧部を金属板に接触させるまでの押圧力が検知対象物に必要ではなくなるので、その分だけスイッチをオンさせるためのスイッチシートでの調整を容易にすることができる。
また、前記金属板は、前記スイッチシートと非接着とされることが好ましい。
接着層は、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、金属板がスイッチシートと非接着とされることで、温度環境に応じて軟化又は硬質化する接着層に起因して金属板の撓み方が変化することがなくなる。従って、第1電極と第2電極とが接触するために必要な荷重の変化を抑止でき、荷重をより適切に検知することができる。
また、前記金属部材は、板ばねとされることが好ましい。
このようにした場合、金属部材自体の可撓性が然程変化しなくても、板ばねの弾性により金属板をより適切に押し付けることができる。
また、前記金属部材は、前記金属板に固定されていることが好ましい。
金属部材が金属板に固定されている場合、当該金属板と金属部材との相対的な位置ずれが抑制されるため、より適切に荷重を検知することができる。
また、前記金属部材と前記スイッチシートとの間又は前記金属部材と前記金属板との間のうち、前記スイッチと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォームを更に備える。
このようにした場合、金属部材自体の可撓性が然程変化しなくても、クッションフォームの弾性により金属板をより適切に押し付けることができる。また、クッションフォームがあることで、金属部材の平坦なシート部分の受圧面においてスイッチの鉛直上の領域からずれた領域に圧力を受けてもシート部分が傾き難くなり、この結果、金属部材の押圧部で金属板を適切に押圧し易くなる。
また、前記スイッチシートは、前記一対の電極の一方が配置される第1絶縁シートと、前記一対の電極の他方が配置される第2絶縁シートと、前記第1絶縁シート及び前記第2絶縁シートの間に介在され前記一対の電極の間に開口を有するスペーサと、前記スペーサと前記第1絶縁シートとの間及び前記スペーサと前記第2絶縁シートとの間の少なくとも一方に配置される接着層とを更に有し、前記金属板は、前記スイッチシートの外縁よりも内側に位置し、前記接着層は、前記金属板よりも外側に配置されることが好ましい。
上記のように接着層は、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、接着層が金属板よりも外側に配置されることで、当該金属板よりも内側にも接着層が配置される場合に比べて、温度環境に応じて軟化又は硬質化する接着層に起因して金属板の撓み方が変化しづらくなる。従って、第1電極と第2電極とが接触するために必要な荷重の変化を抑止でき、荷重をより適切に検知することができる。
また、上記のように、前記金属板は前記スイッチシートの外縁よりも内側に位置し、前記接着層は前記金属板よりも外側に配置される場合において、前記金属部材と前記スイッチシートとの間又は前記金属部材と前記金属板との間のうち、前記スイッチと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォームを更に備え、前記クッションフォームは、前記クッションフォームの一面から他面までにわたって貫通する貫通孔を有し、前記接着層は、前記貫通孔よりも外側に配置されることが好ましい。
このようにした場合、クッションフォームにおける貫通孔のエッジ部分の応力が接着層に集中し難くなるので、当該接着層に対し局所的な押し癖や潰れの発生を低減することができる。
また本発明のシート装置は、シートクッションと、前記シートクッションの下方に配置される上記の荷重検知センサユニットと、前記荷重検知センサユニットを前記荷重検知センサユニット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。
このシート装置によれば、上記の荷重検知センサユニットが備えられているため、上記のように荷重を適切に検知することができる。
また、一般的にシートクッションの下方には物の配置スペースが少ない傾向にあるが、上記のように荷重検知センサユニットは薄型化が可能であるので、少ない配置スペースでも配置することが可能であり好ましい。
以上のように本発明によれば、荷重を適切に検知することができる荷重検知センサユニットおよびシート装置が提供される。
第1実施形態における荷重検知センサユニットの構成を示す分解図である。 スイッチシートの分解図である。 図1のX−X線を通る荷重検知センサユニットの断面図である。 第1実施形態における荷重検知センサユニットが備えられたシート装置の様子を示す断面図である。 シートクッションの下面が下方に移動する様子を示す図である。 第1実施形態における荷重検知センサのスイッチがオンする様子を示す図である。 他の支持部材を例示する図である。 第2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。 図8のY−Yを通る荷重検知センサユニットの断面図である。 第2実施形態における荷重検知センサユニットが備えられたシート装置の様子を示す断面図である。 第2実施形態における荷重検知センサのスイッチがオンする様子を示す図である。
以下、本発明に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。
(1)第1実施形態
図1は、本実施形態における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、本実施形態における荷重検知センサユニット1は、荷重検知センサ5と、板ばね部材6とを主な構成要素として備える。
荷重検知センサ5は、荷重を検知するセンサであり、スイッチSWを有するスイッチシート50及び金属板60を有する。スイッチシート50は、シート状のメンブレンスイッチとされ、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。また、テールブロック50tには幅の広い羽根部50fが形成されている。
金属板60は、可撓性を有する金属製とされ、平坦なシート部材とされる。なお、平坦は、幾分か高低差を有していても良い。具体的には、高低差が0.5mm以下であれば平坦とされる。本実施形態の金属板60はスイッチシート50のメインブロック50mと概ね同じ形状とされる。金属板60の材料としては、例えば銅やステンレスなどが挙げられる。
板ばね部材6は、金属板60の剛性よりも高い剛性を有する金属部材である。板ばね部材6の材料としては、例えば銅、ステンレスなどが挙げられる。なお、板ばね部材6の材料は、金属板60の材料と同じであっても異なっていても良い。
この板ばね部材6は、ばね土台部70、ばね部80及び押圧部90を有する。ばね土台部70は、ばね部80を支持する部分であり、本実施形態ではスイッチシート50のメインブロック50mと概ね同じ形状とされる。
ばね部80は、板ばね本体の部分であり、スイッチシート50のシート面に対して直交する方向に弾性を有する。このばね部80は、本実施形態では概ね矩形形状とされる。また、このばね部80は、本実施形態では、ばね土台部70の略中央にコ字状の切り込みを設け、ばね土台部70の一面に対して傾斜する傾斜部位80Aと、当該一面に対し平行となるシート部分である平坦部位80Bとが得られるように、当該切り込みによって囲まれる領域を折り曲げることで形成される。すなわち、本実施形態のばね部80はばね土台部70に片持ち支持され、当該ばね部80の根元端部と反対側の端部は開放端とされる。
押圧部90は、金属板60を押圧する部分であり、ばね部80の開放端側の端部において金属板60側に対向する面側から突出している。押圧部90の先端の形状は、本実施形態では平面状とされているが、凸状の曲面状とされていても良い。
次に、スイッチシート50についてより詳細に説明する。
図2は、スイッチシート50の分解図である。図2に示すように、スイッチシート50は、第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とを備える。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とを主な構成として有する。
第1絶縁シート56sは、可撓性を有する絶縁性のシートとされる。この第1絶縁シート56sは、本実施形態では、スイッチシート50のメインブロック50mと同形状のメインブロック56mと、メインブロック56mに接続されスイッチシート50のテールブロック50tと概ね同形状のテールブロック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点において、スイッチシート50のテールブロック50tの形状と異なる。このような第1絶縁シート56s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)等の樹脂を挙げることができる。なお、第1絶縁シート56sのうち、スペーサ58と対向する側とは反対側の面56msは、本実施形態では下側面とされる。
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。この第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。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とを主な構成として有する。
第2絶縁シート57sは、第1絶縁シート56sと同様の絶縁性のシートとされる。この第2絶縁シート57sは、本実施形態では、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とを重ねた場合、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。第2絶縁シート57sの材料としては、第1絶縁シート56sと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂を挙げることができ、第2絶縁シート57sの材料は、第1絶縁シート56sの材料と同じであっても異なっていても良い。なお、第2絶縁シート57sのうちスペーサ58と対向する側とは反対側の面57msは、本実施形態では上側面とされる。
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とを重ねた場合に第1電極56eと鉛直方向において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、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、可撓性を有する絶縁性のシートとされ、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。また、メインブロック58mには、中央に開口58cが形成されており、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。
開口58cは、略円形の形状であり、第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも直径が僅かに小さく形成されている。そして、開口58cは、スペーサ58を第1電極シート56及び第2電極シート57と重ね合わせて、スペーサ58を平面視する場合に、開口58cが第1電極56e及び第2電極57e周縁の内側に位置するように形成されている。さらにスペーサ58には、開口58c内の空間とスイッチシート50の外部の空間とを接続するスリット58bが形成されている。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をそれぞれ重ねた場合に、エアベントとされる。
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等の樹脂を挙げることができる。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の両面には、第1電極シート56及び第2電極シート57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。
上記の第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とはこの順に接着剤等により貼着される。このように貼着された状態では、上記のように第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は互いに重ならない。このため、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。図1に示すように、第1端子56c及び第2端子57cには、導電性ペーストやはんだ付け等により信号ケーブル19の一端がそれぞれ接続される。また、第1端子56c及び第2端子57cと信号ケーブル19の一端を含むスイッチシート50のテールブロック50tの端部は、ホットメルトや光硬化樹脂等から成る封止樹脂18により覆われる。この封止樹脂18によって、それぞれの信号ケーブル19が対応する第1端子56c及び第2端子57cから外れることが抑制されると共に、第1端子56c及び第2端子57cが導電性の塵埃等により短絡することが抑制されている。なお、信号ケーブル19の他端は、不図示の制御装置に接続される。
上記の第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とはこの順に接着剤等により貼着される。図3は、図1のX−Xを通る断面を示す断面図である。図3に示すように、スペーサ58のメインブロック58mの一方側に貼着される第1電極シート56のメインブロック56mには第1電極56eが設けられる。また、スペーサ58のメインブロック58mの他方側に貼着される第2電極シート57のメインブロック57mには第2電極57eが設けられる。これら第1電極56eと第2電極57eとは開口58cを介して離間した状態で対向し、当該第1電極56eと第2電極57eとでスイッチSWが構成される。なお、図3では、理解容易のため、メインブロック58mとメインブロック56mとの間、及び、メインブロック58mとメインブロック57mと間の接着層は省略している。
スイッチシート50と金属板60とは、第2電極シート57のメインブロック57mのうち第2電極57eが設けられる面とは逆の面側には金属板60が接着剤等により貼着されることで固定されており、当該金属板60は荷重検知センサ5におけるメインブロック50mのスイッチSWを覆っている。なお、図3では、理解容易のため、メインブロック56mと金属板60との間の接着層は省略している。なお、スイッチシート50と金属板60とは、貼着されずにスイッチシート50と金属板60をハウジング等で挟み込む等により固定してもよい。
また、荷重検知センサ5と板ばね部材6とは、金属板60のうちメインブロック57mに対向する面とは逆の面側には板ばね部材6のばね土台部70が接着剤等により貼着されることで固定されている。なお、図3では、理解容易のため、金属板60とばね土台部70との間の接着層は省略している。なお、荷重検知センサ5と板ばね部材6とは、貼着されずに荷重検知センサ5と金属板60をハウジング等で挟み込んだり、クリップやピン等を挿通させたり、金属板60と板ばね部材6を溶接等により一体化すること等により固定してもよい。
ばね土台部70に連結されるばね部80の傾斜部位80Aは、当該ばね部80の先端に向かうほど金属板60から離れるように傾斜しており、ばね部80の平坦部位80Bは金属板60と略平行に延在している。
ばね部80の平坦部位80Bのうち、上記のように金属板60側に対向する面から突出する押圧部90は、荷重検知センサ5におけるスイッチSWの鉛直方向上に位置している。また、押圧部90は、金属板60のうちスイッチシート50のメインブロック57mに固定される面とは逆の面側でスイッチSWと重なる領域に接触しており、受圧面PSから受ける圧力に応じて当該領域を押圧する。このような押圧部90があることで、金属板60と板ばね部材6の平坦部位80Bとは、当該金属板60の厚さ方向に離間している。このように離間していることで、平坦部位80Bの受圧面PSで受けた荷重を、押圧部90から金属板60に対して的確に加えることが可能となる。また、金属板60は、上記のように平坦なシート部材であることで、スイッチシート50に的確に荷重を伝えることが可能となる。なお、押圧部90は、金属板60と隙間を隔てて、当該金属板60と非接触とされていても良い。また、押圧部90は、メインブロック57mに固定される面とは逆の面側でスイッチSWと重なる領域の一部だけを押圧するようにしても良く、当該領域の少なくとも一部が押圧されれば良い。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1を備えたシート装置について説明する。図4は、本実施形態における荷重検知センサユニット1が備えられたシート装置100の様子を示す断面図である。なお、図4は、シート装置100の左右方向に沿った断面図である。
図4に示すように、シート装置100は、シートクッション110と、シートクッション110の下方に配置される上記の荷重検知センサユニット1と、シートクッション110の載置台となる車体ボディ120と、支持部材130とを主な構成要素として備える。
支持部材130は、シートクッション110下で荷重検知センサユニット1を支持する部材であり、本実施形態ではシート状のフェルト又は不織布とされる。この支持部材130の中央部分は、車体ボディ120上に配置される。支持部材130と車体ボディ120とは接着されていないが、接着剤等により接着されていても良い。
また、支持部材130のうちシート装置100の左右方向に沿った支持部材130の端部は、当該支持部材130とシートクッション110との間に収容空間ARが形成されるようにシートクッション110の下面部分に接着剤等で固定される。なお、収容空間ARは、シート装置100の左右方向では図4に示すように、支持部材130の一端側と他端側とで仕切られている。一方、収容空間ARは、シート装置100の前後方向では、図示しないが支持部材130で仕切られずに開口する。
この収容空間ARには荷重検知センサユニット1の一部が収容される。具体的には、支持部材130の載置面MSに対してスイッチシート50の第1絶縁シート56sのメインブロック56mが対向する状態で、当該メインブロック50mが支持部材130に載置される。また、スイッチシート50のテールブロック50t(図1)、封止樹脂18(図1)、一対の信号ケーブル19(図1)は、シート装置100の前後方向に沿った収容空間ARの開口から導出される。なお、支持部材130とスイッチシート50における第1絶縁シート56sのメインブロック56mとは接着剤等により接着されていても接着されていなくても良い。
このように荷重検知センサユニット1の一部が収容空間ARに収容された状態では、当該荷重検知センサユニット1の板ばね部材6とシートクッション110とには間隔が設けられる。なお、板ばね部材6におけるばね部80のシート部分である平坦部位80Bのうち押圧部90が突出する側の面とは反対側の面は、圧力を受ける受圧面PSとされる。この受圧面PSは、本実施形態ではシートクッション110から圧力を受けるようになっている。
次に、本実施形態のシート装置100における着座の検知について説明する。
図5は、シートクッション110の下面が下方に移動する様子を示す図である。人が着座した場合、図5に示すように、シートクッション110が支持部材130を押圧し、当該支持部材130が変形することでシートクッション110の下面が全体的に下方に移動する。その後、シートクッション110の下面が板ばね部材6におけるばね部80の受圧面PSに接触し、当該板ばね部材6はシートクッション110から圧力を受けることになる。
図6は、本実施形態における荷重検知センサ5のスイッチSWがオンする様子を示す図である。図6に示すように、板ばね部材6は、シートクッション110から受圧面PSを介して圧力を受けると弾性変形し、金属板60のうちスイッチシート50のメインブロック57mに固定される面とは逆の面側でスイッチSWと重なる領域に押圧部90を押し付ける。
この押圧部90の押し付けによって金属板60が撓むととともに、当該金属板60が固定されている第2絶縁シート57sのメインブロック57mが金属板60に追随するように撓む。この結果、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。
以上の通り、本実施形態の荷重検知センサユニット1では、互いに離れて対向する一対の電極56e、57eで構成されるスイッチSWを有するスイッチシート50の一方の面57ms上に、当該スイッチSWを覆うようにして金属板60が固定される。
この金属板60には板ばね部材6が固定され、当該板ばね部材6はシートクッション110から圧力を受ける受圧面PSと、当該受圧面PSに受ける圧力に応じて金属板60におけるスイッチSWを覆う領域を押圧する押圧部90を有している。
また、板ばね部材6は平坦部位80Bを有し、その平坦部位80Bの一方の面が受圧面PSとされ、他方の面から押圧部90Xが突出している。このため、板ばね部材6は、受圧面PSで概ね均等に圧力を受けてその圧力を押圧部90から金属板60に伝えることができる。
ところで、金属は、温度が変化する場合においても上記のように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、板ばね部材6の押圧部90が金属板60を押圧する力や、その押圧部90から押圧される金属板60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、着座に起因する荷重を適切に検知することができる。
また、金属板60は、シートクッション110よりも硬質な押圧部90によって押圧される。このため、シートクッション110によって直接金属板60が押圧される場合よりも金属板60が撓み易いのでスイッチSWを適切にオンさせることができる。さらに、金属は樹脂と比べるとクリープが生じにくいため、板ばね部材6の平坦部位80Bや、その板ばね部材6の押圧部90で押圧されても金属板60に押し癖がつきづらく、当該押し癖等によりスイッチSWがオンすることを抑制することができる。
さらに、スイッチシート50の一方の面57ms側に金属板60が固定され、その金属板60に板ばね部材6が固定されているため、当該スイッチシート50のスイッチSWと板ばね部材6の押圧部90との相対的な位置ずれが抑制される。従って、この荷重検知センサユニット1によれば、振動等がある場合であっても、着座に起因する荷重を適切に検知することができる。なお、板ばね部材6は金属板60に固定されているので、当該金属板60を含む荷重検知センサ5を覆うようなケースに押圧部を設ける場合に比べると薄型化が可能となる。
このようにして本実施形態の荷重検知センサユニット1は、着座に起因する荷重を適切に検知することができる。
さらに本実施形態の場合、板ばね部材6は金属とされている。このため、板ばね部材6は温度が変化する環境においても可撓性や弾性力が然程変化しない。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、板ばね部材6が金属板60を押し付ける力は温度環境の影響を概ね受けない。また、金属とされる板ばね部材6自体の可撓性が然程変化しなくても、板ばねの弾性により金属板60をより適切に押し付けることができる。従って、荷重をより適切に検知することができる。また、板ばね部材6が樹脂等とされる場合に比べて耐久性を得やすいので長期にわたって着座に起因する荷重を適切に検知することができる。
さらに本実施形態の場合、板ばね部材6は、金属板60の剛性よりも高い剛性を有している。このため、板ばね部材6の剛性が金属板60の剛性よりも低い場合よりも金属板60が撓み易いのでスイッチSWを適切にオンさせることができる。従って、着座に起因する荷重をより適切に検知することができる。
ところで、板ばね部材6がシートクッション110に押圧された場合、当該板ばね部材6にはシートクッション110を押し返す力が働いている。このため、押圧部90と金属板60とに隙間が形成されていると、シートクッション110を押し返す力に加えて、押圧部90を金属板60に接触させるまでの押圧力がシートクッション110に必要となる。これに対し、本実施形態の場合、押圧部90は金属板60に接している。このため、押圧部90を金属板60に接触させるまでの押圧力がシートクッション110に必要ではなくなるので、その分だけスイッチSWをオンさせる調整を容易にすることができる。
また、本実施形態のシート装置100では、上記のような荷重検知センサユニット1を、シートクッション110下で支持する支持部材130が備えられている。従って、上記のように着座に起因する荷重を適切に検知することができる。
本実施形態の場合、支持部材130はシート状のフェルト又は不織布とされ、この支持部材130の載置面MS上に荷重検知センサ5の一部が配置された状態で、当該シートクッション110の下面部分に固定される。また、支持部材130の載置面MSとは逆の面側の一部分は車体ボディ120上に配置される。
このような本実施形態のシート装置100では、シートクッション110から荷重検知センサユニット1の板ばね部材6が押圧されると、車体ボディ120側に荷重検知センサユニット1全体が押し付けられる。この荷重検知センサユニット1と車体ボディ120との間にはフェルト又は不織布の支持部材130がある。このため、荷重検知センサユニット1全体が車体ボディ120側に押し付けられても、当該荷重検知センサユニット1と車体ボディ120とが接触することが回避される。従って、本実施形態のシート装置100によれば、荷重検知センサユニット1と車体ボディ120との接触に起因する異音の発生や摩耗等を緩和することができる。
以上、上記第1実施形態の一例として荷重検知センサユニット1及びそれを用いたシート装置100が説明されたが、上記第1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、板ばね部材6における押圧部90とばね部80とばね土台部70とが一体に成形された。しかしながら、押圧部90とばね部80とばね土台部70とがそれぞれ別々に成形され、接着剤等で組み合わせるようにしても良い。また、ばね土台部70が省略され、ばね部80が金属板60に固定されていても良い。
また上記第1実施形態では、板ばね部材6が、荷重検知センサ5における金属板60に固定されたが、当該荷重検知センサ5におけるスイッチシート50に固定されても良い。この場合、例えば、金属板60を板ばね部材6のばね部80よりも一回り小さい形状としスイッチSWを覆うようにスイッチシート50のメインブロック50mの中心に配置し、スイッチシート50のメインブロック50mのうち金属板60から露出した周囲の部分に板ばね部材6のばね土台部70を固定する。要するに、板ばね部材6は、スイッチシート50の一方の面側で荷重検知センサ5に固定されていれば良い。
また上記第1実施形態では、金属板60と第2電極57eとが別体とされた。しかし、第2絶縁シート57sが省略され、第2電極57eと金属板60とが一体とされても良い。つまり、金属板60が、スイッチシート50の第2電極57eも兼ねることなる。なお、金属板60と同じ材料又は異なる材料の金属層が、第2電極57eとして、金属板60における第1電極56eと対向する部位に配置されていると理解することができる。同様に金属板60と同じ材料又は異なる材料の金属層が、第2端子57cや第2配線57wとして配置されていると理解することができる。この場合、第1絶縁シート56sが、可撓性を有さない基板から構成されていても良い。
また上記第1実施形態では、板ばね部材6の剛性が金属板60の剛性よりも高くされたが、当該金属板60の剛性よりも低くされていても良い。ただし、上記のように、金属板60をより撓み易くする場合には板ばね部材6の剛性が金属板60の剛性よりも高くされていると良い。
また上記第1実施形態では、荷重検知センサユニット1の板ばね部材6がシートクッション110側に配置され、当該シートクッション110からの圧力を受けてスイッチシート50の上側からスイッチSWを押し付けた。しかしながら、荷重検知センサユニット1の上下が反転された状態で、当該荷重検知センサユニット1が収容空間ARに配置されていても良い。すなわち、板ばね部材6が支持部材130上に載置され、スイッチシート50における第2絶縁シート57sのうちスペーサ58と対向する側とは反対側の面57msがシートクッション110の下面に対向するように、荷重検知センサユニット1が配置される。なお、このように荷重検知センサユニット1が配置された場合、板ばね部材6は、支持部材130から受圧面PSを介して圧力を受けることになり、当該圧力を受けると弾性変形して押圧部90を金属板60に押し付けることで金属板60を撓ませることになる。
また上記第1実施形態では、シートクッション110の載置台として車体ボディ120が採用された。しかしながら、シートクッション110の載置台は車体ボディ120に限らない。例えば、シートパンがシートクッション110の載置台として採用可能である。
また、フレームの開口に張り渡される複数のS状ばねがシートクッション110の載置台として採用可能である。S状ばねが載置台とされる場合、シートクッション110に固定される支持部材130に代えて、例えば図7に示すように、S状ばねに着脱可能な支持部材140が採用可能である。この支持部材140は、荷重検知センサユニット1が載置される載置部141と、当該載置部141に連結される一対のフック部142とを有する。一対のフック部142は、載置部141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状ばねのうち隣接する一対のS状ばねにそれぞれ着脱可能に係止される。
なお、上記実施形態におけるフェルト又は不織布でなるシート状の支持部材130は省略することもできる。この支持部材130が省略された場合、車体ボディ120やシートパンが支持部材となる。要するに、支持部材は、シートクッション下方に配置される荷重検知センサユニットを、当該荷重検知センサユニットのシートクッション側とは反対側から支持する部材であれば良い。
また上記第1実施形態では、支持部材130と車体ボディ120とが荷重が加わっていない状態でも接触していた。しかしながら、支持部材130と車体ボディ120とは、荷重が加わった際に接触すれば良く、荷重が加わっていない状態では接触せずに離間して隙間を有していても良い。
また上記第1実施形態では、荷重検知センサユニット1の板ばね部材6とシートクッション110との間には隙間が形成された。しかしながら、荷重検知センサユニット1の板ばね部材6とシートクッション110との間には隙間が形成されておらず、当該板ばね部材6の受圧面PSがシートクッション110の下面に当接していても良い。
また上記第1実施形態では、支持部材130とシートクッション110との一部同士が接着剤で固定された。しかしながら、支持部材130とシートクッション110との一部同士を固定する固定部材は接着剤に限定されない。例えば、シートクッション110及び支持部材130を挿通するスナップフィットピンが固定部材として採用でき、当該シートクッション110に形成される孔にスナップフィットピンが嵌め込まれることで固定することができる。
また上記第1実施形態では、収容空間ARのうち、シート装置100の左右方向が支持部材130の一端側と他端側とで仕切られ、当該シート装置100の前後方向が支持部材130で仕切らずに開口された。しかしながら、シート装置100の前後方向が支持部材130の一端側と他端側とで仕切られ、当該シート装置100の左右方向が支持部材130で仕切られずに開口されても良い。
(2)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8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る。図8に示すように、本実施形態における荷重検知センサユニット1Xは、荷重検知センサ5Xと、押圧部材6Xと、クッションフォーム7Xとを主な構成要素として備える。
荷重検知センサ5Xは、荷重を検知するセンサであり、スイッチSWを有するスイッチシート50X及び金属板60Xを有する。スイッチシート50Xは、シート状のメンブレンスイッチとされる。本実施形態の場合、スイッチシート50Xは、概ね円形のメインブロック50Xmと、メインブロック50Xmに接続され上記第1実施形態のテールブロック50tと概ね同形のテールブロック50Xtとを有する。メインブロック50XmにはスイッチSWが設けられている。
金属板60Xは、可撓性を有する金属製とされ、平坦なシート板材とされる。なお、平坦は、幾分か高低差を有していても良い。具体的には、高低差が0.5mm以下であれば平坦とされる。金属板60の材料としては、第1実施形態の金属板60と同様に、銅やステンレスなどが挙げられる。本実施形態の場合、金属板60Xは、スイッチシート50Xのメインブロック50Xmの形状と概ね同じ形状とされる。但し、金属板60Xの大きさは、スイッチシート50Xのメインブロック50Xmの大きさよりも小さくされる。
押圧部材6Xは、金属板60Xの剛性よりも高い剛性を有する金属部材である。押圧部材6Xの材料としては、例えば銅、ステンレスなどが挙げられる。なお、押圧部材6Xの材料は、金属板60Xの材料と同じであっても異なっていても良い。
この押圧部材6Xは、シート部80X及び押圧部90Xを有する。シート部80Xは、平坦とされ、スイッチシート50のシート面に対して直交する方向に弾性を有する。このシート部80Xの一方の面が受圧面PSとされる。なお、平坦は、幾分か高低差を有していても良い。具体的には、高低差が0.5mm以下であれば平坦とされる。本実施形態の場合、シート部80Xは、スイッチシート50Xのメインブロック50Xmの形状と概ね同じ形状とされる。但し、シート部80Xの大きさは、スイッチシート50Xのメインブロック50Xmの大きさよりも小さく、金属板60Xの大きさよりも大きくされる。
押圧部90Xは、金属板60Xを押圧する部分であり、シート部80Xの受圧面PSとは反対側の面から突出している。押圧部90Xの先端の形状は、本実施形態では平面状とされているが、凸状の曲面状とされていても良い。このような押圧部90Xは、図8に示すようにプレス加工により設けるようしても良く、棒状の金属部材を機械的に接続して設けるようにしても良く、複数の金属層を繰り返し印刷して設けるようにしても良い。
クッションフォーム7Xは、クッション性を有するシート状の部材である。クッションフォーム7Xの材料としては、例えば発泡ウレタンやシリコンゴムなどの荷重が加わった際に厚さが変形する部材が挙げられる。本実施形態の場合、クッションフォーム7Xは、シート状のクッションフォーム7Xの一面から他面までにわたって貫通する貫通孔7Hを有しており、環状とされる。この貫通孔7Hの断面は略円形とされ、貫通孔7Hの直径は金属板60Xの直径よりも大きくされる。
次に、スイッチシート50Xについてより詳細に説明する。
図9は、図8のY−Yを通る荷重検知センサユニットの断面図である。図9に示すように、スイッチシート50Xは、第1電極シート56Xとスペーサ58Xと第2電極シート57Xとを備える。第1電極シート56Xは、第1絶縁シート56Xsと、第1電極56Xeとを有する。
第1絶縁シート56Xsは、可撓性を有する絶縁性のシートとされる。第1絶縁シート56Xsの材料としては、上記第1実施形態の第1絶縁シート56sと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。本実施形態の場合、第1絶縁シート56Xsは、スイッチシート50Xと概ね同形同大とされる。
第1電極56Xe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。この第1電極56Xeは、第1絶縁シート56Xsの一面上に設けられており、上記第1実施形態と同様に、第1配線を介して第1端子と電気的に接続される。
第2電極シート57Xは、第2絶縁シート57Xsと第2電極57Xeとを有する。本実施形態の場合、第2電極シート57Xは、第1電極シート56Xよりも金属板60X側に配置される。
第2絶縁シート57Xsは、可撓性を有する絶縁性のシートとされる。第2絶縁シート57Xsの材料としては、第1絶縁シート56Xsと同様に、PET、PI又はPEN等の樹脂が挙げられる。なお、第2絶縁シート57Xsの材料は、第1絶縁シート56Xsの材料と同じであっても異なっていても良い。本実施形態の場合、第2絶縁シート57Xsは、スイッチシート50Xと概ね同形同大とされる。但し、第1実施形態と同様に、第2絶縁シート57Xsは、第1絶縁シート56Xsと重ねた場合に、その第1絶縁シート56Xsとは重ならずに露出する部位を有する。
第2電極57Xeは、導体の層からなり、例えば、第1電極56Xeと同形同大の金属印刷層とされる。この第2電極57Xeは、第2絶縁シート57Xsの一面上に設けられており、上記第1実施形態と同様に、第2配線を介して第2端子と電気的に接続される。
スペーサ58Xは、可撓性を有する絶縁性のシートとされ、第1電極シート56X及び第2電極シート57Xの間に配置される。このスペーサ58Xは、開口58Xcを有する。開口58Xcは、略円形の形状であり、本実施形態の場合、開口58Xcの直径は、第1電極56e及び第2電極57eの直径よりも大きくされる。また、スペーサ58Xは、上記第1実施形態と同様に、開口58Xc内の空間とスイッチシート50Xの外部の空間とを接続する図示されないスリットを有する。このスリットは、第1電極シート56X、スペーサ58X、第2電極シート57Xをそれぞれ重ねた場合に、エアベントとされる。エアベントは、開口58Xc内の空気をスイッチシート50Xの外部に抜くための通路である。
スペーサ58Xの材料としては、第1絶縁シート56Xs及び第2絶縁シート57Xs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58Xの材料は、第1絶縁シート56Xs又は第2絶縁シート57Xsの材料と同じであっても異なっていても良い。
このスペーサ58Xの一方の面側に第1電極シート56Xの第1絶縁シート56Xsが接着層20で接着され、スペーサ58Xの他方の面側に第2電極シート57Xの第2絶縁シート57Xsが接着層20で接着されることで、スイッチシート50Xが構成される。
このスイッチシート50Xでは、スペーサ58Xの開口58Xcの一方側に露出する第1絶縁シート56Xsの面上に配置される第1電極56Xeと、当該開口58Xcの他方側に露出する第2絶縁シート57Xsの面上に配置される第2電極57Xeとが互いに対向する。この互いに対向する第1電極56Xeと第2電極57XeとでスイッチSWが構成される。これら第1電極56Xe及び第2電極57Xeは、スペーサ58Xの開口58Xcよりも内側に位置する。上記のように、第1電極56Xeは第1配線を介して第1端子と電気的に接続され、第2電極57Xeは第2配線を介して第2端子と電気的に接続される。これら第1端子及び第2端子には、上記第1実施形態と同様に、信号ケーブル19(図8)の一端がそれぞれ接続される。また、第1実施形態と同様に、第1端子及び第2端子と信号ケーブル19の一端を含むスイッチシート50Xのテールブロック50Xtの端部は、封止樹脂18(図8)により覆われる。
接着層20は、シート間に配置される接着層であり、一対のシートを接着する限り特に限定されない。例えば、粘着剤、接着剤、PETや不織布などの基材の両面に粘着剤や接着剤を設けて構成される両面テープ等が挙げられる。接着層20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。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。
以上のスイッチシート50Xには金属板60Xが配置され、この金属板60Xが配置されることで荷重検知センサ5Xが構成される。金属板60Xは、第2絶縁シート57Xsにおけるスペーサ58X側の面とは反対側の面のうち、スペーサ58Xの鉛直方向において開口58Xcと重なる領域を覆うように、第2絶縁シート57Xsの面上に配置される。上記のように金属板60Xの大きさは、スイッチシート50Xのメインブロック50Xmの大きさよりも小さくされるため、金属板60Xは、スイッチシート50Xの外縁よりも内側に位置している。
また、以上のスイッチシート50Xに金属板60Xが配置された状態で、押圧部材6X及びクッションフォーム7Xが更に配置されることで荷重検知センサユニット1Xが構成される。クッションフォーム7Xは、貫通孔7H内に金属板60が位置する状態で、第2絶縁シート57Xsに接着層20で接着される。押圧部材6Xは、クッションフォーム7Xの貫通孔7H内に配置される金属板60Xに押圧部90Xが接する状態で、クッションフォーム7Xに接着層20で接着される。
このような本実施形態の荷重検知センサユニット1Xでは、金属板60Xは、スイッチシート50Xの第2絶縁シート57Xsとは非接着とされる。但し、金属板60Xは、第2絶縁シート57Xsと押圧部材6Xの押圧部90Xとに挟まれ、スイッチシート50Xの一方の面上に固定される。また、押圧部材6Xのシート部80Xは金属板60Xと略平行に延在し、押圧部材6Xの押圧部90Xは荷重検知センサ5XにおけるスイッチSWの鉛直方向に位置する。さらに、押圧部材6Xの押圧部90Xは、上記第1実施形態と同様に、金属板60XうちスイッチSWと鉛直方向において重なる領域の一部に接触し、受圧面PSから受ける圧力に応じて当該領域の一部を押圧する。このような押圧部90Xがあることで、金属板60Xと押圧部材6Xのシート部80Xとは、当該金属板60Xの厚さ方向に離間している。このように離間していることで、シート部80Xの受圧面PSで受けた荷重を、押圧部90Xから金属板60Xに対して的確に加えることが可能となる。また、金属板60Xは、上記のように平坦なシート部材であることで、スイッチシート50Xに的確に荷重を伝えることが可能となる。なお、押圧部90Xは、金属板60Xと隙間を隔てて、当該金属板60Xと非接触とされていても良い。また、押圧部90Xは、金属板60XうちスイッチSWと鉛直方向において重なる領域全体を押圧するようにしても良く、当該領域の少なくとも一部が押圧されれば良い。
これに加えて、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xでは、スペーサ58Xと第1絶縁シート56Xsとの間の接着層20と、スペーサ58Xと第2絶縁シート57Xsとの間の接着層20とは、金属板60Xよりも外側に配置される。さらに、スペーサ58Xと第1絶縁シート56Xsとの間の接着層20と、スペーサ58Xと第2絶縁シート57Xsとの間の接着層20とは、金属板60Xの直径よりも大きい直径で成るクッションフォーム7Xの貫通孔7Hよりも外側に配置される。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xを備えたシート装置について説明する。図10は、本実施形態における荷重検知センサユニット1Xが備えられたシート装置100Xの様子を示す断面図である。なお、第1実施形態のシート装置100と同じ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10に示すように、シート装置100Xは、シートクッション110と、シートクッション110の下方に配置される荷重検知センサユニット1Xと、車体ボディ120と、クリップ125とを主な構成要素として備える。
クリップ125は、荷重検知センサユニット1Xを車体ボディ120に固定する部材である。本実施形態の場合、クリップ125は、スイッチシート50Xのうちシート状の押圧部材6X及びクッションフォーム7Xよりも外側の部分に打ち込まれることで、荷重検知センサユニット1Xを車体ボディ120に固定する。なお、図10に示す例では、荷重検知センサユニット1Xと車体ボディ120との間に接着層200が配置されているが、この接着層200は省略されていても良い。あるいは、クリップ125が省略され、接着層200だけで荷重検知センサユニット1Xが車体ボディ120に固定されていても良い。
荷重検知センサユニット1Xが車体ボディ120に固定された状態では、そのクリップの頭部は、荷重検知センサユニット1の押圧部材6Xの受圧面PSよりも低く位置される。また、この状態では、押圧部材6Xの受圧面PSとシートクッション110とには間隔が設けられる。但し、押圧部材6Xの受圧面PSとシートクッション110とが接していても良い。
次に、本実施形態のシート装置100Xにおける着座の検知について説明する。
図11は、本実施形態における荷重検知センサ5XのスイッチSWがオンする様子を示す図である。人が着座した場合、図11に示すように、シートクッション110の下面が全体的に下方に移動し、押圧部材6Xのシート部80Xの受圧面PSに接触する。これにより押圧部材6Xのシート部80Xはシートクッション110から圧力を受ける。
押圧部材6Xのシート部80Xは、シートクッション110から圧力を受けると、当該シート部80Xと第2絶縁シート57Xsとの間に配置されるクッションフォーム7Xが潰れるように変形する。この変形に応じて、シート部80Xの受圧面PSとは反対側の面から突出する押圧部材6Xの押圧部90Xは、金属板60XのうちスイッチSWと鉛直方向において重なる領域を押し付ける。
この押圧部90Xの押し付けによって金属板60Xが撓むととともに、当該金属板60Xが配置される第2絶縁シート57Xsも金属板60Xに追随するように撓む。この結果、第2電極57Xeは第1電極56Xeに接触して、荷重検知センサ5XのスイッチSWはオン状態となる。このとき、第2電極57Xeと第1電極56Xeとに電気的に接続される図示されない車両用制御ユニットにより荷重が検知される。
以上のとおり、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xは、上記のようにシートクッション110の下方に配置され、そのシートクッション110からの圧力を押圧部材6Xが受圧面PSで受ける。押圧部材6Xが受圧面PSで圧力を受けた場合、押圧部材6Xは、金属板60Xのうちスイッチシート50Xに固定される面とは逆の面側でスイッチSWと重なる領域の少なくとも一部を、押圧部90Xによって押圧することになる。この押圧部材6Xは平坦なシート部80Xを有し、そのシート部80Xの一方の面が少なくとも受圧面PSの一部とされ、他方の面から押圧部90Xが突出している。このため、押圧部材6Xは、受圧面PSで概ね均等に圧力を受けてその圧力を押圧部90Xから金属板60Xに伝えることができる。
金属板60Xは、押圧部90Xによって押圧されると撓む。この金属板60Xはスイッチシート50Xの一方の面上にスイッチを覆うように固定されているため、当該金属板60Xの撓みによってスイッチSWを押し付ける。この結果、スイッチSWを構成する一対の電極56Xe,57Xeが離れた状態から接触した状態になり、当該スイッチSWがオンになる。
上記のように、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1Xの周りの環境温度が変化する場合であっても、押圧部材6Xが金属板60Xを押圧する力や、その押圧部材6Xに押圧される金属板60X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1Xによれば、環境温度が変化する場合であっても、荷重を適切に検知することができる。
また、上記のように金属は樹脂と比べるとクリープが生じにくい。このため、受圧面PSで圧力を受ける押圧部材6Xのシート部80Xや、その押圧部材6Xに押圧される金属板60Xに押し癖がつきづらく、当該押し癖等によりスイッチSWがオンすることを抑制することができる。
さらに、スイッチシート50Xの一方の面側に金属板60Xが固定され、当該スイッチシート50Xの一方の面側でスイッチシート50X及び金属板60Xを有する荷重検知センサ5Xに押圧部材6Xが固定されている。このため、スイッチSWと押圧部90Xとの相対的な位置ずれが抑制される。従って、この荷重検知センサユニット1Xによれば、振動等がある場合であっても、荷重を適切に検知することができる。こうして、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xは、上記第1実施形態と同様に、荷重を適切に検知することができる。
なお、押圧部材6Xは荷重検知センサ5Xに固定されているので、当該荷重検知センサ5Xを覆うようなケースに押圧部90Xを設ける場合に比べると薄型化が可能となる。
本実施形態の押圧部材6Xは、金属板60Xの剛性よりも高い剛性を有する。押圧部材6Xの剛性が金属板60Xの剛性よりも高い場合、当該押圧部材6Xの剛性が金属板60Xの剛性よりも低い場合よりも金属板60Xが撓み易いのでスイッチSWをより適切にオンさせることができる。従って、荷重をより適切に検知することができる。
また、本実施形態の押圧部90Xは、金属板60Xに接している。押圧部材6Xがシートクッション110からの圧力を受けた場合、当該押圧部材6Xにはシートクッション110を押し返す力が働いている。このため、押圧部90Xと金属板60Xとに隙間が形成されていると、シートクッション110を押し返す力に加えて、押圧部90Xを金属板60Xに接触させるまでの押圧力がシートクッション110に必要となる。これに対し、押圧部90Xが金属板60Xに接している場合には、当該押圧部90Xを金属板60Xに接触させるまでの押圧力がシートクッション110に必要ではなくなるので、その分だけスイッチSWをオンさせるためのスイッチシート50Xでの調整を容易にすることができる。
また、本実施形態の金属板60Xは、スイッチシート50Xと非接着とされ、押圧部90Xとスイッチシート50Xとに挟まれ固定される。一般に、接着層は、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、金属板60Xがスイッチシート50Xと非接着とされることで、温度環境に応じて軟化又は硬質化する接着層に起因して金属板60Xの撓み方が変化することがなくなる。従って、第1電極56Xeと第2電極57Xeとが接触するために必要な荷重の変化を抑止でき、荷重をより適切に検知することができる。
また、本実施形態の押圧部材6Xは、金属板60Xに固定されている。押圧部材6Xが金属板60Xに固定されている場合、当該金属板60Xと押圧部材6Xとの相対的な位置ずれが抑制されるため、より適切に荷重を検知することができる。
また、本実施形態のスイッチシート50Xは、一対の電極56Xe,57Xeの一方が配置される第1絶縁シート56Xsと、一対の電極56Xe,57Xeの他方が配置される第2絶縁シート57Xsとを有する。スイッチシート50Xは、さらに、第1絶縁シート56Xs及び第2絶縁シート57Xsの間に介在され一対の電極56Xe,57Xeの間に開口58Xcを有するスペーサ58を有する。スイッチシート50Xは、さらに、スペーサ58Xと第1絶縁シート56Xsとの間及びスペーサ58Xと第2絶縁シート57Xsとの間のそれぞれに配置される接着層20を有する。このようなスイッチシート50Xにおいて、金属板60Xは、スイッチシート50Xの外縁よりも内側に位置し、接着層20は、金属板60Xよりも外側に配置される。
接着層20は、上記のように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、接着層20が金属板60Xよりも外側に配置されることで、当該金属板60Xの外縁の内側にも接着層20が配置される場合に比べて、温度環境に応じて軟化又は硬質化する接着層20に起因して金属板60Xの撓み方が変化しづらくなる。従って、第1電極56Xeと第2電極57Xeとが接触するために必要な荷重の変化を抑止でき、荷重をより適切に検知することができる。
また、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xは、押圧部材6Xとスイッチシート50Xとの間に、スイッチSWと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォーム7Xを更に備える。
このため、本実施形態の荷重検知センサユニット1Xでは、金属でなる押圧部材6X自体の可撓性が然程変化しなくても、クッションフォーム7Xの弾性により金属板60Xをより適切に押し付けることができる。また、クッションフォーム7Xがあることで、押圧部材6Xの平坦なシート部80Xの受圧面PSにおいてスイッチSWの鉛直上の領域からずれた領域に圧力を受けてもシート部80Xが傾き難くなり、この結果、押圧部材6Xの押圧部90Xで金属板60Xを適切に押圧し易くなる。
また、本実施形態のクッションフォーム7Xは、クッションフォーム7Xの一面から他面までにわたって貫通する貫通孔7Hを有し、接着層20は、貫通孔7Hよりも外側に配置される。
このため、クッションフォーム7Xにおける貫通孔7Hのエッジ部分の応力が接着層20に集中し難くなるので、当該接着層20に対し局所的な押し癖や潰れの発生を低減することができる。
以上、上記第2実施形態の一例として荷重検知センサユニット1X及びそれを用いたシート装置100Xが説明されたが、上記第2実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第2実施形態では、金属板60Xの大きさがスイッチシート50Xのメインブロック50Xmの大きさよりも小さくされ、当該金属板60Xがスイッチシート50Xの外縁よりも内側に位置していた。しかしながら、金属板60Xの大きさがスイッチシート50Xのメインブロック50Xmの大きさと同程度とされ、当該金属板60Xの外縁とスイッチシート50Xの外縁とが概ね一致していても良い。この場合、クッションフォーム7Xは、金属板60Xと押圧部材6Xとの間に配置される。なお、スイッチシート50Xと押圧部材6Xとの間に配置されるクッションフォーム7Xの一部が、金属板60Xの周端部の少なくとも一部と押圧部材6Xとの間に配置されていても良い。この場合、金属板60Xは、クッションフォーム7Xのうち金属板60側に配置される接着層20によりスイッチシート50Xに固定される。
また上記第2実施形態では、金属板60Xがスイッチシート50Xと非接着とされ、押圧部90Xとスイッチシート50Xとに挟まれ固定された。しかしながら、例えば、上記のように金属板60Xの周端部の少なくとも一部にクッションフォーム7Xの一部が配置される場合、金属板60Xは、クッションフォーム7Xのうち金属板60側に配置される接着層20によりスイッチシート50Xに固定されていても良い。また例えば、金属板60Xとスイッチシート50Xとの間に接着層が配置され、その接着層により金属板60Xが固定されていても良い。但し、上記のように、温度環境に応じて接着層20が軟化又は硬質化しても金属板60Xの撓み方が変化し難くするためには、金属板60Xがスイッチシート50Xと非接着とされ、押圧部90Xとスイッチシート50Xとに挟まれ固定されていることが好ましい。なお、上記第1実施形態における金属板60がスイッチシート50と非接着とされ、押圧部90とスイッチシート50とに挟まれ固定されていても良い。なお、荷重検知センサ5と板ばね部材6とは、貼着されずに荷重検知センサ5と金属板60をハウジング等で挟み込んだり、クリップやピン等を挿通させたり、金属板60と板ばね部材6を溶接等により一体化すること等により固定してもよい。
また上記第2実施形態では、金属板60Xがスイッチシート50Xの外縁よりも内側に位置し、接着層20が金属板60Xよりも外側に配置された。しかしながら、接着層20は、金属板60Xの外縁よりも内側にまで延在していても良い。但し、上記のように、温度環境に応じて接着層20が軟化又は硬質化しても金属板60Xの撓み方が変化し難くするためには、金属板60Xよりも外側に接着層20が配置されことが好ましい。なお、このような金属板60Xと接着層20との配置関係は上記第1実施形態に適用することができる。すなわち、金属板60の大きさをスイッチシート50のメインブロック50mの大きさよりも小さくすることで、当該金属板60をスイッチシート50の外縁よりも内側に位置させる。そして、上記第1実施形態では接着層が図示されていなかったが、スペーサ58と第1絶縁シート56sとの間の接着層、及び、スペーサ58と第2絶縁シート57sとの間の接着層を、金属板60よりも外側に配置させる。このようにすれば、上記第1実施形態の荷重検知センサユニット1であっても、第2実施形態と同様に、温度環境に応じて接着層が軟化又は硬質化しても金属板60の撓み方を変化し難くすることができる。
また上記第2実施形態では、接着層20がスペーサ58Xと第1絶縁シート56Xsとの間、及び、スペーサ58Xと第2絶縁シート57Xsとの間の双方に配置されたが、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56Xs又は第2絶縁シート57Xsとスペーサ58Xとの間に接着層が配置されない場合、例えば、第1絶縁シート56Xs又は第2絶縁シート57Xsに硬化性樹脂を設けて硬化させることによりスペーサ58Xを形成し、第1絶縁シート56Xs又は第2絶縁シート57Xsにスペーサ58Xを直接接合することができる。なお、上記第1実施形態についても同様に、スペーサ58と第1絶縁シート56sとの間、及び、スペーサ58と第2絶縁シート57sとの間のいずれか一方だけに接着層が配置されていても良い。
また上記第2実施形態では、押圧部材6Xとスイッチシート50Xとの間に環状で成るクッションフォーム7Xが配置された。しかしながら、例えば、金属板60Xとスイッチシート50Xとの間に、円柱状で成る複数のクッションフォームが、金属板60Xの外縁に沿って等間隔で配置されていても良い。また、上記のように金属板60Xの外縁とスイッチシート50Xの外縁とが概ね一致している場合には、当該金属板60Xと押圧部材6Xとの間に配置されていても良い。さらに、クッションフォーム7Xが省略されていても良い。但し、押圧部材6Xとスイッチシート50Xとの間に環状で成るクッションフォーム7Xが配置される場合には、その間から塵埃が入り込むことを防止することができる。
上記第2実施形態では、金属板60Xを押圧する金属部材として押圧部材6Xが採用されたが、当該押圧部材6Xが第1実施形態の板ばね部材6に変更されても良い。同様に、第1実施形態の板ばね部材6が第2実施形態の押圧部材6Xに変更されても良い。要するに、次のような金属部材が採用可能である。すなわち、金属部材は、スイッチシートの一方の面側で荷重検知センサに固定される。但し、この固定は、接着層により接着する場合に限らず、上記のようにハウジング等で挟み込んだり、クリップやピン等を挿通させて固定する場合も含まれる。また、金属部材とスイッチシートの間にクッションフォーム等の他の部材が配置される場合には、当該他の部材とスイッチシートを接着する接着層により固定される場合も含まれる。また、金属部材は、圧力を受ける受圧面と、金属板のうちスイッチシートに固定される面とは逆の面側でスイッチと重なる領域の少なくとも一部を受圧面から受ける圧力に応じて押圧する押圧部とを有する。さらに、金属部材は、平坦なシート部分を有し、そのシート部分の一方の面が少なくとも受圧面の一部とされ、押圧部は、シート部分のうち、少なくとも受圧面の一部とされる面とは反対の面から荷重検知センサ側に突出する。このような金属部材であれば、上記実施形態において説明したように、受圧面で概ね均等に圧力を受けてその圧力を押圧部から金属板に伝えることができ、また環境温度が変化する場合であっても、荷重を適切に検知することができる。
また上記第2実施形態では、金属板60Xと第2電極57Xeとが別体とされた。しかし、上記第1実施形態で説明した場合と同様に、第2絶縁シート57Xsが省略され、第2電極57Xeと金属板60Xとが一体とされても良い。
また上記第2実施形態では、押圧部材6Xの剛性が金属板60Xの剛性よりも高くされたが、当該金属板60Xの剛性よりも低くされていても良い。ただし、上記のように、金属板60Xをより撓み易くする場合には押圧部材6Xの剛性が金属板60Xの剛性よりも高くされていると良い。
上記第2実施形態では、シートクッション110の載置台として車体ボディ120が採用されたが、上記第1実施形態と同様に、シートパンやS状ばねがシートクッション110の載置台として採用可能である。また、荷重検知センサユニット1Xの支持部材として車体ボディ120が採用されたが、上記第1実施形態も支持部材130や、図7に示す支持部材140が採用されても良い。なお、載置台を採用せずに、シートクッション110に対し荷重検知センサユニット1Xがクリップやピン等により固定されていても良い。なお、上記第1実施形態も同様に、シートクッション110に対し荷重検知センサユニット1がクリップやピン等により固定されていても良い。
以上において説明した荷重検知センサユニット1,1Xにおける各構成要素は、上記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、上記実施形態ではシートクッション110の下方に荷重検知センサユニット1,1Xが配置され、当該荷重検知センサユニット1,1X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、介護用ベッドのシートクッション(ベッドマット)に荷重検知センサユニット1,1X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、電子機器等のスイッチとして荷重検知センサユニット1,1Xを配置し、荷重である押圧力を検知することにも用いることができる。
1,1X・・・荷重検知センサユニット
5,5X・・・荷重検知センサ
6・・・板ばね部材
6X・・・押圧部材
50,50X・・・スイッチシート
60,60X・・・金属板
70・・・ばね土台部
80・・・ばね部
80X・・・シート部
90,90X・・・押圧部
100,100X・・・シート装置
110・・・シートクッション
120・・・車体ボディ
130・・・支持部材

Claims (10)

  1. 互いに離れて対向する一対の電極で構成されるスイッチを有するスイッチシートと、前記スイッチシートの一方の面側に固定され、少なくとも前記スイッチを覆う金属板とを有する荷重検知センサと、
    圧力を受ける受圧面と、前記金属板のうち前記スイッチシートに固定される面とは逆の面側で前記スイッチと重なる領域の少なくとも一部を前記受圧面から受ける圧力に応じて押圧する押圧部とを有し、前記荷重検知センサに固定される金属部材と、
    を備え、
    前記金属部材は、一方の面が前記受圧面とされる平坦なシート部分を有し、
    前記押圧部は、前記シート部分のうち、前記受圧面とは反対の面から前記荷重検知センサ側に突出し、
    前記金属部材は、前記金属板に固定されている
    ことを特徴とする荷重検知センサユニット。
  2. 前記金属部材と前記スイッチシートとの間又は前記金属部材と前記金属板との間のうち、前記スイッチと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォームを更に備える
    ことを特徴とする請求項に記載の荷重検知センサユニット。
  3. 前記スイッチシートは、前記一対の電極の一方が配置される第1絶縁シートと、前記一対の電極の他方が配置される第2絶縁シートと、前記第1絶縁シート及び前記第2絶縁シートの間に介在され前記一対の電極の間に開口を有するスペーサと、前記スペーサと前記第1絶縁シートとの間及び前記スペーサと前記第2絶縁シートとの間の少なくとも一方に配置される接着層とを更に有し、
    前記金属板は、前記スイッチシートの外縁よりも内側に位置し、
    前記接着層は、前記金属板よりも外側に配置される
    ことを特徴とする請求項に記載の荷重検知センサユニット。
  4. 前記金属部材と前記スイッチシートとの間又は前記金属部材と前記金属板との間のうち、前記スイッチと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォームを更に備え、
    前記クッションフォームは、前記クッションフォームの一面から他面までにわたって貫通する貫通孔を有し、
    前記接着層は、前記貫通孔よりも外側に配置される
    ことを特徴とする請求項に記載の荷重検知センサユニット。
  5. 互いに離れて対向する一対の電極で構成されるスイッチを有するスイッチシートと、前記スイッチシートの一方の面側に固定され、少なくとも前記スイッチを覆う金属板とを有する荷重検知センサと、
    圧力を受ける受圧面と、前記金属板のうち前記スイッチシートに固定される面とは逆の面側で前記スイッチと重なる領域の少なくとも一部を前記受圧面から受ける圧力に応じて押圧する押圧部とを有し、前記荷重検知センサに固定される金属部材と、
    前記金属部材と前記スイッチシートとの間又は前記金属部材と前記金属板との間のうち、前記スイッチと鉛直方向において重なる領域以外に配置されるシート状のクッションフォームと、
    を備え、
    前記金属部材は、一方の面が前記受圧面とされる平坦なシート部分を有し、
    前記押圧部は、前記シート部分のうち、前記受圧面とは反対の面から前記荷重検知センサ側に突出し、
    前記スイッチシートは、前記一対の電極の一方が配置される第1絶縁シートと、前記一対の電極の他方が配置される第2絶縁シートと、前記第1絶縁シート及び前記第2絶縁シートの間に介在され前記一対の電極の間に開口を有するスペーサと、前記スペーサと前記第1絶縁シートとの間及び前記スペーサと前記第2絶縁シートとの間の少なくとも一方に配置される接着層とを更に有し、
    前記クッションフォームは、前記クッションフォームの一面から他面までにわたって貫通する貫通孔を有し、
    前記金属板は、前記スイッチシートの外縁よりも内側に位置し、
    前記接着層は、前記金属板よりも外側にかつ前記貫通孔よりも外側に配置される
    ことを特徴とする荷重検知センサユニット。
  6. 前記金属部材は、前記金属板の剛性よりも高い剛性を有する
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  7. 前記押圧部は、前記金属板に接している
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  8. 前記金属板は、前記スイッチシートと非接着とされる
    ことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  9. 前記金属部材は、板ばねとされる
    ことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  10. シートクッションと、
    前記シートクッションの下方に配置される請求項1〜9のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニットと、
    前記荷重検知センサユニットを前記荷重検知センサユニット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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