JP6596162B2 - 荷重検知センサユニット - Google Patents

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Description

本発明は、荷重検知センサユニットに関し、振動が加わる環境下で使用され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、シート状の荷重検知センサの端子と信号ケーブルとの接続部位がホットメルト等の樹脂で被覆されたものが知られている。下記特許文献1にはこのような荷重検知センサが記載されている。この荷重検知センサは、このような端子と信号ケーブルとの接続構造を有し、座席のクッション上に配置される。
また、座席のクッション下に配置される荷重検知センサや着座センサが知られている。下記特許文献2には、このような着座センサが記載されている。この着座センサは、座席のクッション下に配置される台座上に載置され、当該台座から端子部分が突出している。
特開2013−171790号公報 特開2014−210554号公報
上記特許文献2に記載の着座センサでは、端子と車両の信号ケーブルとの接続構造が明らかではないが、このような着座センサにおいて、上記特許文献1に記載の端子と信号ケーブルとの接続構造を用いることが考えられる。
しかし、特許文献1の接続構造を特許文献2に記載の着座センサに適用すると、接続部位を被覆する樹脂の重量により、着座センサにおける台座から突出する部位が垂れ下がる傾向にある。このため、着座センサにおける台座の縁に位置する部位が屈曲し、当該部位に応力がかかり、当該部位にて断線が生じるという懸念がある。また、車両用の座席等のように振動が加わると、接続部位を被覆する樹脂が自重により上下に移動し、着座センサの台座の縁に位置する部位が屈伸を繰り返す場合がある。このような屈伸の繰り返しにより、断線に繋がる可能性が高くなる。このため、シートクッション下に配置され、耐久性に優れる荷重検知センサが求められている。
そこで、本発明は、耐久性に優れる荷重検知センサユニットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、シートクッション下に配置される荷重検知センサユニットであって、感圧素子と前記感圧素子に電気的に接続される端子とを有するシート状の荷重検知センサと、前記感圧素子が載置されるサポートプレートと、前記端子を覆う保護樹脂と、を備え、前記保護樹脂は前記サポートプレートに固定されることを特徴とするものである。
このような荷重検知センサユニットによれば、端子が保護樹脂で覆われるため、端子と信号ケーブルとの接続構造が保護され、また、端子に塵埃等が付着することが抑制される。また、この保護樹脂は、荷重検知センサの一部が載置されるサポートプレートに固定されるため、振動等により保護樹脂がサポートプレートに対して移動することを抑制でき、上記のような保護樹脂の移動による荷重検知センサの屈伸が生じることを抑制することができる。このため、振動が加わる環境下であっても、荷重検知センサの屈伸による断線等を抑制でき、耐久性に優れる荷重検知センサユニットとすることができる。なお、感圧素子とサポートプレートとの間に他の部材が介在してもよい。
また、前記端子は前記サポートプレートと重ならない領域に位置することが好ましい。
この場合、サポートプレートが金属等の導電性の材料から成る場合であっても、端子とサポートプレートとが短絡することを抑制することができる。
また、前記荷重検知センサにおける前記端子を含む部位を断面で見る場合に、前記保護樹脂は前記部位の外周を覆うことが好ましい。
このような構成とされることで、保護樹脂がより強固に荷重検知センサに密着し、端子をより強固に保護することができる。
また、前記保護樹脂が前記サポートプレートに固定される位置を断面で見る場合に、前記保護樹脂は、互いに重ねられた前記サポートプレートと前記荷重検知センサとの外周を覆うことが好ましい。
この場合、保護樹脂をより強固にサポートプレートに固定することができる。
前記荷重検知センサは、前記感圧素子が配置されるメインブロックと、前記端子及び前記感圧素子と前記端子とを接続する配線が配置されるテールブロックとを有し、前記サポートプレートは、前記メインブロックが載置されるメインブロック載置部と、前記メインブロック載置部から延在し、前記テールブロックの一部が載置されるテールブロック載置部とを有し、前記保護樹脂は、前記テールブロック載置部における前記メインブロック載置部側と反対側の端部に固定されるが好ましい。
荷重検知センサがテールブロックを有することで、端子を感圧素子から離れた位置に配置することができる。このような場合に、サポートプレートがテールブロック載置部を有することで、荷重検知センサのテールブロックが長尺の場合であっても、当該テールブロックを支えることができる。また、テールブロックの端部に保護樹脂が固定されることで、サポートプレートにおける端子に最も近い部位に保護樹脂を固定することができる。このため、保護樹脂の量を少なくすることができ、振動等により保護樹脂がサポートプレートに対して移動することをより抑制することができる。
また、前記サポートプレートには開口が形成され、前記サポートプレートを平面視する場合に前記端子は前記開口内に位置し、前記保護樹脂の一部が前記開口内に配置されると共に前記開口の縁の少なくとも一部に固定されることが好ましい。
このような構成とされることで、サポートプレートの面方向に沿って他の部材が荷重検知センサユニットに接触する場合であっても、保護樹脂に当該他の部材が接触することを抑制することができる。従って、他の部材の接触による保護樹脂のサポートプレートからの脱落を抑制することができる。
さらに、前記保護樹脂は前記開口の前記縁の全てに固定されることが好ましい。
この場合、保護樹脂をより強固にサポートプレートに固定することができる。特に保護樹脂がサポートプレートにおける荷重検知センサが載置される一方の面と他方の面と側面とに固定される場合には、さらに強固にサポートプレートに保護樹脂を固定することができ、保護樹脂に対してサポートプレートの面方向に垂直な力が加わっても、保護樹脂がサポートプレートから脱落することを抑制できる。
また、前記サポートプレートにおける縁部分の少なくとも一部に、前記サポートプレートの面方向と異なる方向に曲げられる曲げ部が形成されていることが好ましい。
このような曲げ部はサポートプレートの補強部として作用することができる。従って曲げ部が形成されることで、荷重の検出時等にサポートプレートに応力がかかってもサポートプレートが意図せず曲がることを抑制することができる。
さらに、前記保護樹脂内に前記曲げ部が位置することが好ましい。
この場合、保護樹脂のサポートプレートに対する固定をより強固なものとすることができ、保護樹脂がサポートプレートから抜けることを抑制することができる。
また、前記シートクッションからの押圧力を受ける受圧面と前記感圧素子を押圧する押圧部とを有する押圧部材を更に備え、前記押圧部材は、前記荷重検知センサを貫通して前記サポートプレートに形成される孔に挿入されるリブを有することが好ましい。
この場合、サポートプレートの面方向におけるサポートプレートと荷重検知センサとの相対的な位置がリブにより定められ、保護樹脂とリブにより、荷重検知センサのサポートプレートに対する位置ずれを抑制することができる。
以上のように本発明によれば、耐久性に優れる荷重検知センサユニットを提供することができる。
第1実施形態における荷重検知センサユニットを示す図である。 図1の荷重検知センサユニットの分解図である。 荷重検知センサユニットがSばねに取り付けられた様子を示す断面図である。 荷重検知センサの分解図である。 保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を示す断面図である。 保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を図5と垂直な面で示す断面図である。 Sばねの上部を平面視した場合に互いに対向する2本のSばねにおけるばね部位の間に配置されるサポートプレートの様子を模式的に示す図である。 Sばねの上部を平面視した場合に1本のSばねにおいて互いに対向するばね部位の間に配置されるサポートプレートの様子を模式的に示す図である。 荷重検知センサのオン状態の様子を示す図である。 第2実施形態における荷重検知センサユニットを示す図である。 図10の荷重検知センサユニットの分解図である。 保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を示す断面図である。 変形例におけるサポートプレートを示す図である。 変形例において保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を示す断面図である。
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は本実施形態における荷重検知センサユニットを示す図であり、図2は図1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3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。図1から図3に示すように、荷重検知センサユニット1は、サポートプレート2、一対の緩衝部材3、上部ケース4及び荷重検知センサ5を主な構成として備える。
図2に示すように、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、上記フック部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、後述の荷重検知センサ5において感圧センサとされるスイッチSWが設けられるメインブロック50mが配置される。また、メインブロック載置部21mには、図2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3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100のうち互いに対向する2本のSばね100の間に配置可能な程度の大きさとされる。なお、Sばね100は、S状に蛇行するばねである。
また、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。また、テールブロック載置部21tは、金属板の曲げ加工により、メインブロック載置部21mの面方向に対して、面方向が傾斜した状態でメインブロック載置部21mに連結している。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、後述の荷重検知センサ5において配線が設けられるテールブロック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。
一対のフック部22は、メインブロック載置部21mを挟んで互いに対向するメインブロック載置部21mの側面部分にそれぞれ連結している。この一対のフック部22は、互いに対向する2本のSばね100の一部であるばね部位にそれぞれ掛け留められる。
また、一対のフック部22は互いに同じ構成とされており、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cを有している。内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cによって囲まれる空間には、Sばね100の一部が配置される。このSばね100の一部と、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cとの間には緩衝部材3が配置される。つまり、それぞれのフック部22は、内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22Cによって緩衝部材3を介してばね部位を掛け留めて係止し得る構成とされている。
内側壁部22Aは、メインブロック載置部21mと概ね直交する方向に沿って延在し、メインブロック載置部21mに連結している。上壁部22Cは、メインブロック載置部21mの載置面よりも上方に位置し、その載置面と略平行に延在し、内側壁部22Aに連結している。外側壁部22Bは、メインブロック載置部21mの載置面側においてその載置面と直交する方向に対して斜めであって先端に向かうほどメインブロック載置部21mに近づくように延在している。また、本実施形態では、内側壁部22Aから外側壁部22Bにかけて、開口22Hが形成されている。
また、フック部22は弾性を有しており、上述のように内側壁部22A、上壁部22C及び外側壁部22Bで囲まれる空間に緩衝部材3が配置される場合、内側壁部22A、上壁部22C及び外側壁部22Bが緩衝部材3の一部と接触するよう構成される。外側壁部22B下方には押付部位22PTフックが形成され、押付部位22PTはメインブロック載置部21m側へ突出するように屈曲しており、上記フック部22の弾性により、緩衝部材3をメインブロック載置部21m側に押し付ける力が働く。このようにフック部22の内側壁部22A、外側壁部22B及び上壁部22CはSばね100の一部を覆うように延在し、Sばね100を上側、メインブロック載置部21m側及びメインブロック載置部21mと反対側の3方向から緩衝部材3を介して留め得るようになっている。
それぞれの緩衝部材3は、サポートプレート2とSばね100との接触を和らげる部材である。これら緩衝部材3は、サポートプレート2のフック部22における内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に上記のように配置される。
それぞれの緩衝部材3は、緩衝本体31と、一対の係止爪32と、一対のガイド33とを有しており、これら緩衝本体31と、係止爪32と、ガイド33は一体成型により形成されている。
緩衝本体31は、断面の形状が概ね逆U字状とされ、Sばね100の一部が嵌合可能とされる溝31Aが形成されている。溝31A内にSばね100が配置された状態で、溝31Aを形成する緩衝本体31の内側壁はSばね100挟み込んで、Sばね100は緩衝本体31に嵌合される。
また、緩衝本体31の外部側の側壁における、メインブロック載置部21m側の側壁、及び、メインブロック載置部21m側と反対側の側壁には、それぞれ上記係止爪32が設けられている。メインブロック載置部21m側の側壁に形成される係止爪32は、フック部22の内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に緩衝本体31が配置された状態で、内側壁部22Aの開口22Hとの縁に掛け留め可能とされる。メインブロック載置部21m側と反対側の側壁に形成される係止爪32は、当該空間に緩衝本体31が配置された状態で、外側壁部22Bの開口22Hとの縁に掛け留め可能とされる。
また、緩衝本体31の外部側の側壁には、メインブロック載置部21m側からメインブロック載置部21m側と反対側にかけて、上記一対のガイド33が形成されている。これらのガイド33の間の距離はフック部22の幅と概ね同じとされ、フック部22の内側壁部22Aと外側壁部22Bと上壁部22Cとによって囲まれる空間に緩衝本体31が配置された状態で、一対のガイド33でフック部22を挟みこむよう構成されている。従って、フック部22に緩衝部材3が取り付けられた状態で、緩衝部材3とフック部22との位置ずれが抑制されている。
また、緩衝本体31の溝31AにSばね100が嵌合された状態では、サポートプレート2とSばね100とが緩衝部材3を介して一定の位置関係に固定される。この状態において、フック部22の押付部位22PTが緩衝部材3をSばね100側に押し付けることで、サポートプレート2とSばね100とが強固に固定される。
緩衝部材3は、サポートプレート2の硬度よりも小さい硬度を有している。例えば、緩衝部材3の材料として、アクリロニトリル,ブタジエン,スチレン共重合合成樹脂(ABS)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)が挙げられる。またサポートプレート2の材料として、ばね鋼、ステンレス材が挙げられる。
緩衝部材3のロックウェル硬さはHRR30〜HRR120程度であることが好ましく、サポートプレート2のロックウェル硬さはHRB80〜HRC68程度であることが好ましい。なお、緩衝部材3のロックウェル硬さがHRR30〜HRR120の範囲にある場合、サポートプレート2とSばね100との接触による異音をより軽減でき、かつ荷重による緩衝材の変形を抑制できるので好ましい。また、サポートプレート2のロックウェル硬さがHRB80〜HRC68の範囲にある場合、サポートプレート2は、Sバネ100よりも柔らかくありながら、十分な耐久性を有するので好ましい。
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3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。
また、上部ケース4の頂壁45には、押圧部46が設けられる側と同じ底面から突出する複数のリブ49が設けられている。これらのリブ49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と重なる位置に形成されている。サポートプレート2の載置部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、各リブ49は対応する貫通孔20Hに挿入される。これにより荷重検知センサ5が載置部21に接着されていなくても、当該荷重検知センサ5のスイッチSWと上部ケース4の押圧部46との載置面の方向における相対的な移動が規制される。なお、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よい。
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)、ポリイミド(PI)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
このような荷重検知センサユニット1が、図3に示すように、一対のSばね100に取り付けられた状態では、上部ケース4の頂壁45における上面45Sは、シートクッションSCの下面と所定の距離を空けて対向する。この上面45Sは平面状とされる。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。
荷重検知センサ5は、感圧センサであるスイッチSWを有するシート状のセンサであり、可撓性を有するスイッチシート50と、金属板60と、スイッチシート50と金属板60とを接着する接着層70とを備える。接着層70により、スイッチシート50と金属板60とは、貼り合わされている。
スイッチシート50は、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。このメインブロック50mは、荷重検知センサ5のメインブロックでもあり、テールブロック50tは荷重検知センサ5のテールブロックでもある。メインブロック50mにはスイッチSWが設けられている。テールブロック50tは、メインブロック50m連結され、メインブロック50mから離れるように延在する。また、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。
金属板60は、図3に示すように、接着層70によってスイッチシート50における一方の面に貼り付けられる。本実施形態では、金属板60は、スイッチシート50の一部であるメインブロック50mにおけるシートクッションSC側の面に貼り付けられる。
接着層70は、スイッチシート50と金属板60とを貼り合わす層状の部材である。本実施形態では、接着層70は、金属板60と同等の大きさとされる。この接着層70の材料としては、スイッチシート50と金属板60とを貼り合わすことができる限り、どのような材料でも良いが、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。また、接着層70としては、PETや不織布などの基材の両面に接着層が形成されてなる両面テープでもよい。ここで、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、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。
次に、荷重検知センサ5についてより詳細に説明する。
図4は、荷重検知センサ5の分解図である。図4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、可撓性を有する樹脂製の絶縁シートとされる。この第1絶縁シート56s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。また、メインブロック56mには、スイッチシート50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔56Hが形成されている。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。
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とを主な構成として有する。
第2絶縁シート57sは、図4に示すように第1電極シート56よりもシートクッションSC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、第1絶縁シート56sと同様にして、スイッチシート50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔57Hが形成されている。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。
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。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、また、第1絶縁シート56s、第2絶縁シート57sと同様にして、スイッチシート50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔58Hが形成されている。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。
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をそれぞれ重ねたときに、エアベントとされる。なお、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周縁の外側に位置するように形成してもよい。
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。
これらの第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とがこの順に貼着された状態で、第1電極シート56の第1電極56e、第1配線56w、及び、第2電極シート57の第2電極57e、第2配線57wは、第1絶縁シート56sと第2絶縁シート57sとの間に位置する。そして、第1電極56eと第2電極57eとが開口58cを介して対向して感圧素子であるスイッチSWを構成する。また、第1電極シート56とスペーサ58と第2電極シート57とが重ねられた状態で、それぞれの貫通孔56H,57H,58Hが互いに重なり、スイッチシート50の貫通孔50Hとなる。
また、スイッチシート50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ている。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。
金属板60は、スイッチシート50に比べると撓み難い程度の可撓性を有する金属の板材から成る。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などが挙げられる。本実施形態の場合、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。
この金属板60には、スイッチシート50の貫通孔50Hと同様の位置に貫通孔60Hが形成されており、スイッチシート50と金属板60とを重ねたときに、スイッチシート50の貫通孔50Hと金属板60の貫通孔60Hとが互いに重なる。また、スイッチシート50と金属板60とを重ねたときに、金属板60は、接着層70を介してスイッチシート50のスイッチSWを覆うようにして、スイッチシート50のシートクッション側の面に貼り付けられる。
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の載置部21上にスイッチシート50の一部が配置される。具体的には、スイッチSWを有するスイッチシート50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上に位置し、スイッチシート50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上に位置する。こうして、感圧素子であるスイッチSWは、サポートプレート2上に載置される。また、当該テールブロック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、スイッチシート50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を含むスイッチシート50のテールブロック50tの端部、及び、サポートプレート2のテールブロック載置部21tの端部は、図1に示すように、保護樹脂18により被覆されている。つまり、荷重検知センサ5における第1端子56c、第2端子57cを含む部位を断面で見る場合に、保護樹脂18はこの部位の外周を覆っている。なお、図2において、保護樹脂18が第1端子56c、第2端子57cを覆った状態で、サポートプレート2から離れているが、図2は分解図であり組立の様子を示すものでは無いため、保護樹脂18をサポートプレート2から離した状態で記載している。図5は、保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を示す断面図であり、具体的には、テールブロック載置部21tの長手方向に沿った面における断面図である。また、図6は、保護樹脂がサポートプレートに固定される様子を示す図5と垂直な面における断面図である。図1、図5に示すように保護樹脂18は、上記の荷重検知センサ5における第1端子56c、第2端子57cを含む部位と、テールブロック載置部21tにおけるメインブロック載置部21m側と反対側の端部とを被覆している。また、図6から明らかなように、保護樹脂18がサポートプレート2に固定される位置を断面で見る場合に、保護樹脂18は、互いに重ねられたサポートプレート2と荷重検知センサ5との外周を覆っている。つまり、サポートプレート2と荷重検知センサ5とから成る積層体の外周を覆っている。なお、図1、図5、図6から明らかなように保護樹脂18は、概ね直方体の各角が面取りされた形状とされ、当該直方体の長手方向がテールブロック50tの長手方向に沿っており、当該直方体の最も面積の大きな面がテールブロック50tの主面と概ね平行とされている。また、本実施形態では、保護樹脂18は、テールブロック50tの長手方向における半分以上を覆っており、当該テールブロック50tのメインブロック50m側の一部は保護樹脂18から露出している。こうして、保護樹脂18はサポートプレート2のテールブロック載置部21tに自己の接着力により固定されている。また、保護樹脂18が第1端子56c、第2端子57cを覆うことで、それぞれの信号ケーブル19がそれぞれの第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、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、先端が荷重検知センサ5の金属板60におけるスイッチSWと重なる位置に接触する。また、この状態では、各リブ49は、対応する金属板60の貫通孔60H、スイッチシート50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、当該荷重検知センサ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の面方向おけるスイッチシート50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。
このような荷重検知センサユニット1は、上記のようにSばね100に取り付けられる。上記のように図3ではこの様子を断面図で示した。図7に示すように、座席のフレーム150の開口151に並べて張り渡される複数のSばね100のうち互いに対向する2本のSばね100にサポートプレート2のフック部22を緩衝部材3を介してそれぞれ固定し、荷重検知センサユニット1を座席に取り付けることができる。また、図8に示すように、フレーム150の開口151に並べて張り渡される複数のSばね100のうち1本のSばね100において、互いに対向する部位にサポートプレート2のフック部22を緩衝部材3を介してそれぞれ固定し、荷重検知センサユニット1を座席に取り付けても良い。
次に、本実施形態の荷重検知センサユニット1による着座の検知について説明する。
図9は、荷重検知センサ5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9に示すように、押圧部46の先端が金属板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も撓む。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。
以上説明したように、本実施形態の荷重検知センサユニット1は、感圧素子であるスイッチSWとスイッチSWに電気的に接続される第1端子56c、第2端子57cを有するシート状の荷重検知センサ5と、スイッチSWが載置されるサポートプレート2と、第1端子56c、第2端子57cを覆う保護樹脂18と、を備える。そして、第1端子56c、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し、保護樹脂18はサポートプレート2に固定される。
第1端子56c、第2端子57cが保護樹脂で覆われることで、第1端子56c、第2端子57cと信号ケーブル19との接続構造が保護され、また、第1端子56c、第2端子57cに塵埃等が付着することが抑制される。また、保護樹脂18は、荷重検知センサ5の一部が載置されるサポートプレート2に固定されるため、振動等により保護樹脂18がサポートプレート2に対して移動することを抑制できる。従って、保護樹脂18の移動による荷重検知センサ5に部分的な屈伸が生じることを抑制することができる。このため、振動が加わる環境下であっても、荷重検知センサ5の屈伸による断線等を抑制でき、耐久性に優れる。
また、本実施形態では、荷重検知センサ5における第1端子56c、第2端子57cを含む部位を面方向に沿って見る場合に、保護樹脂18は当該部位を被覆している。このため、保護樹脂18がより強固に荷重検知センサ5に密着し、第1端子56c、第2端子57cをより強固に保護することができる。
また、本実施形態では、荷重検知センサ5は、スイッチSWが配置されるメインブロック50mと、第1端子56c、第2端子57c及び第1配線56w、第2配線57wが配置されるテールブロック50tとを有し、サポートプレート2は、メインブロック50mが載置されるメインブロック載置部21mと、テールブロック50tの一部が載置されるテールブロック載置部21tとを有する。荷重検知センサ5がテールブロック50tを有することで、第1端子56c、第2端子57cをスイッチSWから離れた位置に配置することができる。このような場合に、サポートプレート2がテールブロック載置部21tを有することで、荷重検知センサ5のテールブロック50tが長尺の場合であっても、テールブロック50tを支えることができる。また、保護樹脂18は、テールブロック載置部21tにおけるメインブロック載置部21m側と反対側の端部に固定されるため、サポートプレート2における第1端子56c、第2端子57cに最も近い部位に保護樹脂18を固定することができる。このため、保護樹脂18の量を少なくすることができ、振動等により保護樹脂18がサポートプレート2に対して移動することをより抑制することができる。
さらに、本実施形態では、テールブロック載置部21tの端部を面方向に沿って見る場合に、保護樹脂18は荷重検知センサ5における第1端子56c、第2端子57cを含む部位とテールブロック載置部21tにおけるメインブロック載置部21m側と反対側の端部とを被覆している。このため、保護樹脂18はより強固にサポートプレート2に固定される。
なお、保護樹脂18がホットメルトから成る場合、熱により容易に保護樹脂18をサポートプレート2に固定することができる。
また、本実施形態では、荷重検知センサユニット1はシートクッションSCからの押圧力を受ける受圧面である上面45SとスイッチSWを押圧する押圧部46とを有する上部ケースを備えており、押圧部材である上部ケース4は、荷重検知センサ5を貫通してサポートプレート2に形成される貫通孔20Hに挿入されるリブ49を有している。このため、サポートプレート2の面方向におけるサポートプレート2と荷重検知センサ5との相対的な位置がリブ49により定められ、保護樹脂18とリブ49とにより、荷重検知センサ5のサポートプレート2に対する位置ずれ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10から図12を用いて説明する。なお、本実施形態を説明するにあたり、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特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
図10は、本実施形態における荷重検知センサユニットを示す図であり、図11は、図10の荷重検知センサユニットの分解図である。図11に示すように、本実施形態の荷重検知センサユニット1では、サポートプレート2の形状が、第1実施形態のサポートプレート2と異なる。図10、図11に示すように、本実施形態のサポートプレート2は、テールブロック載置部21tの幅が、メインブロック載置部21mと概ね同じ幅とされる。また、第1実施形態のテールブロック載置部21tは、メインブロック載置部21mの面方向に対して面方向が傾斜した状態でメインブロック載置部21mに連結していたのに対し、本実施形態のテールブロック載置部21tは、メインブロック載置部21mと面一とされ、メインブロック載置部21mの面方向に対して面方向が傾斜しない状態で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、テールブロック載置部21tに開口21Hが形成されている。開口21Hは、概ね矩形の形状とされ、スイッチシート50のテールブロック50tよりも大きな幅とされると共に、スイッチシート50がサポートプレート上に配置された状態で、サポートプレート2を平面視する場合に第1端子56c、第2端子57cが開口21H内に位置するような部位に形成されている。
開口21Hが上記のような位置に形成されているため、第1実施形態と同様にして荷重検知センサ5をサポートプレート2上に配置すると、図11に示すようにサポートプレート2を平面視する場合に第1端子56c、第2端子57cが開口21H内に位置する。また、本実施形態では、このように荷重検知センサ5が配置された状態で、第1端子56c、第2端子57cが保護樹脂18で覆われる。図12は、本実施形態の保護樹脂18がサポートプレート2に固定される様子を示す断面図であり、具体的には、テールブロック載置部21tを面方向に沿って見る場合の断面図である。図10、図12に示すように保護樹脂18は、上記の荷重検知センサ5における第1端子56c、第2端子57cを含む部位と、テールブロック載置部21tにおける開口21Hの周縁の全周とを被覆している。具体的には、保護樹脂18は、テールブロック載置部21tにおける荷重検知センサ5が配置される側の一方の面の開口21Hの周りと、当該一方の面と反対側の面の開口21Hの周りと、開口21Hの内側面とを被覆している。こうして、保護樹脂18はサポートプレート2のテールブロック載置部21tに固定されている。なお、図11において、保護樹脂18が第1端子56c、第2端子57cを覆った状態で、サポートプレート2から離れているが、図11は分解図であり組立の様子を示すものでは無いため、保護樹脂18をサポートプレート2から離した状態で記載している。
以上説明したように、本実施形態の荷重検知センサユニット1では、サポートプレート2には開口21Hが形成され、サポートプレート2を平面視する場合に第1端子56c、第2端子57cは開口21H内に位置し、保護樹脂18の一部が開口21H内に配置されると共に開口21Hの縁の少なくとも一部に固定される。このため、サポートプレート2の面方向に沿って他の部材が荷重検知センサユニットに接触する場合であっても、当該他の部材はサポートプレート2に接触し、保護樹脂18に接触することが抑制される。従って、他の部材の接触による保護樹脂18のサポートプレート2からの脱落を抑制することができる。
さらに、保護樹脂18は開口21Hの縁の全てに固定されているため、保護樹脂18はより強固にサポートプレート2に固定される。また、本実施形態では、保護樹脂18がサポートプレート2における荷重検知センサ5が載置される一方の面と他方の面と側面とに固定される。このため、保護樹脂18に対してサポートプレート2の面方向に垂直な力が加わっても、保護樹脂18がサポートプレートから脱落することを抑制できる。なお、本実施形態では、保護樹脂18が開口21Hの縁の全てに固定されるものとされたが、保護樹脂18が開口21Hの縁の一部に固定されても良い。また、保護樹脂18は、サポートプレートの上記一方の面と他方の面のうちのどちらか一方にのみ固定されても良い。
以上、本発明の荷重検知センサユニット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、上部ケース4が設けられたが、本発明の着座センサユニットでは、上部ケース4が無くとも良い。また、荷重検知センサ5が金属板60を有したが、金属板60は必須の構成ではない。ただし、押圧部46でスイッチSWが直接押圧されると、押圧部46で押圧される側の第2電極57eにクリープが生じ易い。このクリープは荷重検知センサユニット1の周りの環境温度が高いほど発生し易い。そこで、上記実施形態のように、第2電極シート57に金属板60が配置されることが好ましい。この金属板60により上記クリープの発生を抑制することができる。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、環境温度が変化する場合であっても、押圧部46で押圧される金属板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によれば、環境温度による荷重の検出の変化を抑制することができる。
また、上記実施形態では、サポートプレート2上に直接荷重検知センサ5は載置されたが、本発明はこれに限らない。例えば、サポートプレート2上にハウジングが配置されて、当該ハウジング上に荷重検知センサ5のメインブロック50mが配置されて、テールブロック50tがハウジングから導出するものであっても良い。
また、上記実施形態では、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ものとされた。しかし、第1端子56c及び第2端子57cがサポートプレート2上に配置されても良い。この場合、サポートプレート2と第1端子56c及び第2端子57cとの短絡を抑制する観点から、サポートプレート2がセラミックや樹脂等の絶縁性の部材から形成されたり、サポートプレート2と第1端子56c及び第2端子57cとの間に絶縁層が形成されたりすることが好ましい。
また、サポートプレート2の縁に曲げ加工が施されていても良い。図13は、サポートプレート2の変形例を示す図である。なお、本変形例を説明するにあたり、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特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図13に示すように本変形例のサポートプレート2は、メインブロック載置部21mのテールブロック載置部21t側と反対側の縁に曲げ部26mが形成され、テールブロック載置部21tのメインブロック載置部21m側と反対側の縁に曲げ部26tが形成されている。曲げ部26m,26tは、サポートプレート2の縁が上記のように折り曲げ加工されることで、サポートプレート2の面方向と異なる方向に曲がっている。このような曲げ部26m,26tが形成されることで、サポートプレート2の強度を高くすることができ、荷重の検出時等にサポートプレート2に応力がかかってもサポートプレート2が意図せず曲がることを抑制することができる。
また、図14は、本変形例における保護樹脂18の様子を示す断面図である。図14に示すように、本変形例では、曲げ部26tが保護樹脂18内に位置している。従って、このような変形例によれば、保護樹脂18のサポートプレート2に対する固定をより強固なものとすることができ、保護樹脂18がサポートプレート2から抜けることを抑制することができる。なお、特に図示しないが、第2実施形態のサポートプレート2において、曲げ部26mが形成されても良く、また、開口21Hの縁に曲げ部が形成されても良い。
また、上記実施形態では、第1電極56e、第2電極57eが対向するスイッチSWが感圧素子として用いられた。しかし、本発明の感圧素子は、上記実施形態に限定されない。例えば、スペーサ58に代えて、開口58cが省略された可撓性を有するシート状のスペーサが採用され、押圧力に応じてスペーサが撓んでそのスペーサを挟んで対向する第1電極56e、第2電極57e間の距離が小さくなることで変化する静電容量に基づいて荷重を検知する静電容量式の感圧素子が適用されても良く、その他の形態の感圧素子が用いられても良い。
上記の荷重検知センサユニットにおける各構成要素は、上記の実施形態や変形例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。
また、本発明は、シートクッション下に配置され、検知対象物から加わる荷重を検知する限り利用可能性がある。上記実施形態では座席のフレームの開口に並べて張り渡される複数のSばねに荷重検知センサユニット1が取り付けられ、当該荷重検知センサユニットによって人の着座に起因する圧力を検知した。しかし、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の下方に並べて張り渡される複数のばねに荷重検知センサユニットを取り付ける形態が挙げられる。このような形態であっても荷重検知センサユニットを用いて、介護用ベッドに人が存在しているかを示すことができる。なお、シートクッションとして、弾性部材をシートクッションとして用いても良い。弾性部材としては、弾性力を有しており検出対象物からの荷重を荷重検知センサユニットに伝えられる限り、いかなる材料を用いてもよいが、弾性部材の材料としては、例えば、ウレタン、シリコン、エチレンプロピレンなどが挙げられる。
以上のように、本発明によれば、耐久性に優れる荷重検知センサユニットを提供することができ、座席装置や介護用ベッド等の技術分野において利用することができる。
1・・・荷重検知センサユニット
2・・・サポートプレート
3・・・緩衝部材
4・・・上部ケース
5・・・荷重検知センサ
18・・・保護樹脂
21・・・載置部
21m・・・メインブロック載置部
21t・・・テールブロック載置部
21H・・・開口
22・・・フック部
50m・・・メインブロック
50t・・・テールブロック
SC・・・シートクッション
SW・・・スイッチ

Claims (10)

  1. シートクッション下に配置される荷重検知センサユニットであって、
    感圧素子と前記感圧素子に電気的に接続される端子とを有するシート状の荷重検知センサと、
    前記感圧素子が載置されるサポートプレートと、
    前記端子を覆う保護樹脂と、
    を備え、
    前記保護樹脂は前記サポートプレートに固定される
    ことを特徴とする荷重検知センサユニット。
  2. 前記端子は前記サポートプレートと重ならない領域に位置する
    ことを特徴とする請求項1に記載の荷重検知センサユニット。
  3. 前記荷重検知センサにおける前記端子を含む部位を断面で見る場合に、前記保護樹脂は前記部位の外周を覆う
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の荷重検知センサユニット。
  4. 前記保護樹脂が前記サポートプレートに固定される位置を断面で見る場合に、前記保護樹脂は、互いに重ねられた前記サポートプレートと前記荷重検知センサとの外周を覆う
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  5. 前記荷重検知センサは、前記感圧素子が配置されるメインブロックと、前記端子及び前記感圧素子と前記端子とを接続する配線が配置されるテールブロックとを有し、
    前記サポートプレートは、前記メインブロックが載置されるメインブロック載置部と、前記メインブロック載置部から延在し、前記テールブロックの一部が載置されるテールブロック載置部とを有し、
    前記保護樹脂は、前記テールブロック載置部における前記メインブロック載置部側と反対側の端部に固定される
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  6. 前記サポートプレートには開口が形成され、
    前記サポートプレートを平面視する場合に前記端子は前記開口内に位置し、
    前記保護樹脂の一部が前記開口内に配置されると共に前記開口の縁の少なくとも一部に固定される
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  7. 前記保護樹脂は前記開口の前記縁の全てに固定される
    ことを特徴とする請求項6に記載の荷重検知センサユニット。
  8. 前記サポートプレートにおける縁部分の少なくとも一部に、前記サポートプレートの面方向と異なる方向に曲げられる曲げ部が形成されている
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。
  9. 前記保護樹脂内に前記曲げ部が位置する
    ことを特徴とする請求項8に記載の荷重検知センサユニット。
  10. 前記シートクッションからの押圧力を受ける受圧面と前記感圧素子を押圧する押圧部とを有する押圧部材を更に備え、
    前記押圧部材は、前記荷重検知センサを貫通して前記サポートプレートに形成される孔に挿入されるリブを有する
    ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の荷重検知センサユニット。

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