JPH0750122A - 感圧センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧の初期段階においても抵抗値を滑らかに
低下させることのできる感圧センサ及びその製造方法を
提供する。 【構成】 加圧により感圧導電ゴム２が圧縮されると、
感圧導電ゴム２内の導電性粒体２ａが互いに接触して各
導電体１，３を短絡させ、圧力が大きくなるに従って抵
抗値が低下する。その際、加圧の初期段階では感圧導電
ゴム２が各突条部２ｂから圧縮されるため、感圧導電ゴ
ム２の導電性が徐々に変化し、抵抗値が滑らかに低下す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種感圧センサとし
て、例えば自動車用パワーウィンドウの安全装置等に用
いられる感圧センサ及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、感圧導電ゴムを用いたセンサとし
てはシート状に形成されたものが一般的であるが、最近
では利用範囲が広がり、ワイヤのように線状に形成され
たものも開発されている。この線状の感圧センサは、例
えば実開昭５４−３５３８５号公報等に記載されている
ように、芯線をなす一方の線状導電体と、一方の導電体
を被覆する感圧導電ゴムと、感圧導電ゴムを被覆する他
方の可撓性導電体と、可撓性導電体を被覆する絶縁体と
からなり、これら構成部材は互いに同軸状に形成されて
いる。また、感圧導電ゴムは天然ゴムや合成ゴム等の弾
性体からなる基材に金属やカーボン等の導電性粒子を混
入させたもので、非加圧状態では電気的に絶縁性を示
し、加圧されると弾性体中の導電性粒体が互いに接触し
て各導電体を短絡させ、加圧力に応じて抵抗値が低下す
るという性質を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の感圧
センサでは、非加圧状態から圧力を加えると急激な抵抗
値の低下を示し、そこから徐々に抵抗値が低下するた
め、抵抗変化特性のレンジ幅を広くすることが困難であ
った。これは、感圧センサが加圧されると感圧導電ゴム
の表面側に露出している導電性粒体が直接導電体に接触
することと、加圧の初期段階で感圧導電ゴムの全体が圧
縮されることが原因とされる。

【０００４】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、加圧の初期段階にお
いても抵抗値を滑らかに低下させることのできる感圧セ
ンサ及びその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、弾性体からなる基材に導電
性粒子を混入してなる線状の感圧導電ゴムと、この感圧
導電ゴムを間に備えた一対の導電体とからなり、加圧に
より感圧導電ゴムが圧縮されると感圧導電ゴム内の導電
性粒子が互いに接触して各導電体を短絡させる感圧セン
サにおいて、前記感圧導電ゴムの少なくとも一方の導電
体に接触する面に長手方向に延びる多数の突条部を設け
ている。

【０００６】また、請求項２では、弾性体からなる基材
に導電性粒子を混合してなる線状の感圧導電ゴムを備え
た感圧センサの製造方法において、内周面の少なくとも
一部に周方向に配列された多数の溝を有する型孔を通し
て感圧導電ゴムを押出成形するようにしている。

【０００７】また、請求項３では、型孔の溝を山形に形
成している。

【０００８】また、請求項４では、型孔の溝の両辺を内
側に膨出するよう形成している。

【０００９】

【作用】請求項１の感圧センサによれば、加圧の初期段
階では感圧導電ゴムが各突条部から圧縮されるため、感
圧導電ゴムの導電性が徐々に変化し、抵抗値が滑らかに
低下する。

【００１０】また、請求項２の感圧センサの製造方法に
よれば、内周面の少なくとも一部に周方向に配列された
多数の溝を有する型孔を通して感圧導電ゴムが押出成形
されることから、成形後の感圧導電ゴムの外周面には長
手方向に延びる多数の突条部が形成される。また、成形
の際、導電性粒体が溝内よりも流通抵抗の小さい型孔の
中心側を流れようとするため、成形後の突条部に含まれ
る導電性粒体の量が少なくなるとともに、導電性粒体が
突条部の表面に露出することもない。

【００１１】また、請求項３の感圧センサの製造方法に
よれば、請求項２の作用を有するとともに、型孔の溝が
山形に形成されていることから、成形時に感圧導電ゴム
内の導電性粒体が型孔の溝の奥まで進入することができ
ず、成形後の突条部に含まれる導電性粒体の量が更に少
なくなる。

【００１２】また、請求項４の感圧センサの製造方法に
よれば、請求項３の作用を有するとともに、型孔の溝の
両辺が内側に膨出するよう形成されていることから、成
形後に突条部が膨張すると、突条部の両辺がほぼ直線的
に形成される。

【００１３】

【実施例】図１乃至図４は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は感圧センサの一部破断斜視図である。

【００１４】この感圧センサは、芯線をなす一方の導電
体１と、一方の導電体１を被覆する感圧導電ゴム２と、
感圧導電ゴム２を被覆する他方の導電体３と、他方の導
電体３を被覆する絶縁体４とからなり、これら構成部材
は互いに同軸状に形成されている。例えば、一方の導電
体１は直径１．０ｍｍの錫メッキ銅線を一様な単線状に
形成したもので、他方の導電体３は直径０．１２ｍｍの
錫メッキ銅線を感圧導電ゴム２の周囲に編み上げたもの
である。また、絶縁体４はシリコーンゴム等からなる。

【００１５】感圧導電ゴム２は、例えばシリコーンゴム
等の弾性体からなる基材に、平均粒径約１００μｍの人
造黒鉛粒子からなる導電性粒体２ａを混入させたもの
で、全体の直径は２．５ｍｍに形成されている。この感
圧導電ゴム２は非加圧状態では電気的に絶縁性を示し、
加圧されるとシリコーンゴム中の導電性粒体２ａが互い
に接触して抵抗値が低下するという性質を有している。
また、感圧導電ゴム２の外周面には図２に示すように長
手方向に延びる多数の突条部２ｂが形成され、通常は各
突条部２ｂの頂部のみが外側の導電体３に接触してい
る。各突条部２ｂは、例えば高さ０．１ｍｍ、頂角６０
゜の山形の断面形状をなし、頂部にはＲ０．０５ｍｍの
丸みをつけ、約０．３ｍｍのピッチで設けられている。

【００１６】以上のように構成された感圧センサにおい
ては、図３に示すように径方向に圧力が加わると、感圧
導電ゴム２が圧縮されて弾性変形する。これにより、感
圧導電ゴム２内の導電性粒体２ａが互いに接触して各導
電体１，３を短絡させ、圧力が大きくなるに従って抵抗
値が低下する。

【００１７】次に、感圧センサの抵抗変化特性について
図４のグラフを参照して説明する。図中、実線は本実施
例における抵抗変化曲線、一点鎖線は従来例における抵
抗変化曲線を示す。まず、本実施例の場合、加圧の初期
段階では感圧導電ゴム２が各突条部２ｂから圧縮される
ため、感圧導電ゴム２の導電性が徐々に変化し、抵抗変
化曲線は最大抵抗値Ｒmax から滑らかに下降する。そし
て、各突条部２ｂが完全に圧縮されるまで加圧力Ｆが大
きくなると、抵抗変化曲線は更に下降し、最小抵抗値Ｒ
min 付近で安定する。これに対して、突条部２ｂが設け
られていない従来例の場合では、加圧の初期段階で導電
ゴム全体が圧縮されるため、抵抗値が急激に低下し、実
質的には本実施例の最大抵抗値Ｒmax よりもかなり低い
抵抗値Ｒ'maxを初期値として最小抵抗値Ｒmin まで下降
する。従って、本実施例においてはＲmax とＲ'maxとの
差だけ抵抗変化特性のレンジ幅が広くなる。実際の測定
結果によれば、突条部２ｂを設けていないものが初期抵
抗値２．５ kΩを示したのに対して、突条部２ｂを設け
たものは初期抵抗値４０ kΩを示し、約１８倍の抵抗値
の上昇が認められた。また、加圧後は両者とも徐々に抵
抗値が低下し、加圧力が約３kgf のとき１５０Ωで収束
した。

【００１８】このように、本実施例によれば、感圧導電
ゴム２の外周面に多数の突条部２ｂを形成し、この突条
部２ｂのみを加圧の初期段階で圧縮させることにより、
感圧導電ゴム２の導電性を徐々に変化させるようにした
ので、加圧の初期段階においても抵抗値を滑らかに低下
させることができ、しかも常に安定した抵抗値を得るこ
とができる。また、初期抵抗値が急激に低下することが
ないので、レンジ幅の広い抵抗変化特性を得ることもで
きる。

【００１９】尚、前記実施例では、線状の感圧センサと
して断面円形の同軸状のものを示したが、例えば帯状に
形成された感圧センサにも適用することが可能である。

【００２０】図５乃至図８は本発明の感圧センサの製造
方法を示すもので、前記感圧導電ゴム２を押出加工によ
って成形するようにしたものである。

【００２１】図５に示すように、押出ヘッド５には芯線
をなす導電体１が挿通され、押出ヘッド５に供給された
加硫前の感圧導電ゴム２が導電体１を被覆しながら押出
ヘッド５の型孔５ａから押し出されるようになってい
る。また、図６に示すように型孔５ａの内周面には感圧
導電ゴム２の各突条部２ｂに対応する山形の溝５ｂが設
けられている。

【００２２】この製造方法においては、導電体１を被覆
した感圧導電ゴム２が押出ヘッド５から押し出されると
ともに、感圧導電ゴム２の外周面には型孔５ａの溝５ｂ
によって多数の突条部２ｂが形成される。その際、溝５
ｂの内側は型孔５ａの中心側に比べて感圧導電ゴム２の
流通抵抗が大きいので、導電性粒体２ａが溝５ｂ内より
も流通抵抗の小さい型孔５ａの中心側を流れようとし、
成形後の突条部２ｂに含まれる導電性粒体２ａの量が少
なくなるとともに、導電性粒体２ａが突条部２ｂの表面
に露出することもない。また、図７(a) に示すように型
孔５ａの溝５ｂが山形に形成されているので、感圧導電
ゴム２内の導電性粒体２ａのうち平均粒径以上のものは
溝５ｂの奥まで進入することができず、成形後の突条部
２ｂに含まれる導電性粒体２ａの量が更に少なくなる。
この場合、溝５ｂの高さは導電性粒体２ａの平均粒径の
０．１〜３倍、各溝５ｂのピッチは平均粒径の１〜３倍
が適当である。

【００２３】ところで、感圧導電ゴム２は押出ヘッド５
から出ると膨張するため、図７(a)に示すように溝５ｂ
を直線的に形成した場合、図７(b) に示すように成形後
の突条部２ｂは両辺が外側に膨出した形となる。この場
合でも突条部２ｂとしての効果は十分に達成されるが、
図８(a) に示すように溝５ｂの両辺を内側に膨出するよ
う形成すれば、図８(b) に示すように成形後の突条部２
ｂの両辺を直線的に形成することができる。この場合、
溝５ｂの流路が更に狭くなるので、突条部２ｂに含まれ
る導電性粒体２ａの量をより少なくすることができる。

【００２４】また、感圧導電ゴム２の突条部２ｂは、図
９に示すように螺旋状に形成してもよい。この場合、押
出ヘッド５の型孔５ａを回転させながら押出成形するこ
とにより螺旋状の突条部２ｂを形成することができる。

【００２５】このように、本実施例の製造方法によれ
ば、内周面に各突条部２ｂに対応する山形の溝５ｂが設
けられた型孔５ａを通して感圧導電ゴム２を押出成形す
るようにしたので、成形時に導電性粒体２ａが溝５ｂの
奥まで進入することができず、成形後の突条部２ｂに含
まれる導電性粒体２ａの量を少なくすることができる。
これにより、突条部２ｂの導電性を十分に低下させるこ
とができ、非加圧状態における導電体３との絶縁性を高
めることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の感圧セ
ンサによれば、加圧の初期段階においても滑らかな抵抗
変化特性を得ることができ、しかも常に安定した抵抗値
を得ることができる。また、初期抵抗値が急激に低下し
ないので、レンジ幅の広い抵抗変化特性を得ることもで
きる。

【００２７】また、請求項２乃至４の感圧センサの製造
方法によれば、成形後の突条部に含まれる導電性粒体の
量を少なくすることができるので、突条部の導電性を十
分に低下させることができ、非加圧状態における導電体
との絶縁性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す感圧センサの一部破断
斜視図

【図２】感圧センサの断面図

【図３】加圧状態を示す感圧センサの断面図

【図４】抵抗変化特性を示すグラフ

【図５】感圧センサの製造方法を示す押出ヘッドの側面
断面図

【図６】型孔の形状を示す正面図

【図７】成形時及び成形後の感圧導電ゴムを示す部分断
面図

【図８】成形時及び成形後の感圧導電ゴムを示す部分断
面図

【図９】突条部の変形例を示す感圧センサの一部破断斜
視図

【符号の説明】

１…導電体、２…感圧導電ゴム、２ａ…導電性粒子、２
ｂ…突条部、３…導電体、５ａ…型孔、５ｂ…溝。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体からなる基材に導電性粒子を混入
   してなる線状の感圧導電ゴムと、この感圧導電ゴムを間
   に備えた一対の導電体とからなり、加圧により感圧導電
   ゴムが圧縮されると感圧導電ゴム内の導電性粒子が互い
   に接触して各導電体を短絡させる感圧センサにおいて、 前記感圧導電ゴムの少なくとも一方の導電体に接触する
   面に長手方向に延びる多数の突条部を設けたことを特徴
   とする感圧センサ。
2. 【請求項２】 弾性体からなる基材に導電性粒子を混合
   してなる線状の感圧導電ゴムを備えた感圧センサの製造
   方法において、 内周面の少なくとも一部に周方向に配列された多数の溝
   を有する型孔を通して感圧導電ゴムを押出成形すること
   を特徴とする感圧センサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記型孔の溝を山形に形成したことを特
   徴とする請求項２記載の感圧センサの製造方法。
4. 【請求項４】 前記型孔の溝の両辺を内側に膨出するよ
   う形成したことを特徴とする請求項３記載の感圧センサ
   の製造方法。