JPH09119874A - 検査可能な膜圧力センサ - Google Patents

検査可能な膜圧力センサ

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JPH09119874A
JPH09119874A JP8233524A JP23352496A JPH09119874A JP H09119874 A JPH09119874 A JP H09119874A JP 8233524 A JP8233524 A JP 8233524A JP 23352496 A JP23352496 A JP 23352496A JP H09119874 A JPH09119874 A JP H09119874A
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conductor
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membrane pressure
sensor element
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ミヒヤエル・マイエル
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
IEE International Electronics and Engineering SA
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低抵抗に構成できかつ所定の面積において検
査を可能にしながらできるだけ高い感度を可能にする膜
圧力センサを提供する。 【構成】 検査可能な膜圧力センサが熱可塑性プラスチ
ツクから成る２つの一緒に積層される支持膜から構成さ
れ、第１の支持膜が半導体ポリマ層で被覆され、第２の
支持膜が互いに隣接しかつそれぞれ両端で接続可能な２
つの帯状導体で被覆され、これらの帯状導体が、空間的
に区画されてセンサ素子を形成する範囲内に、接触する
ことなく互いにかみ合う櫛状構造を持つている。本発明
により、センサ素子内で両方の櫛状構造の接触フインガ
の少なくとも１つが帯状導体ループにより形成され、少
なくとも１つの他の接触フインガが帯状導体から分岐す
る分岐導体により形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検査可能な膜圧力セン
サが熱可塑性プラスチツクから成る２つの一緒に積層さ
れる支持膜から構成され、第１の支持膜が半導体ポリマ
層で被覆され、第２の支持膜が互いに隣接しかつそれぞ
れ両端で接続可能な２つの帯状導体で被覆され、これら
の帯状導体が、空間的に区画されてセンサ素子を形成す
る範囲内に、接触することなく互いにかみ合う櫛状構造
を持つている、検査可能な膜圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような膜圧力センサはドイツ連邦共
和国特許第４２３７０７２号明細書から公知であり、そ
の図３ａに帯状導体構成図として示されている。膜圧力
センサは熱可塑性プラスチツクから成る２つの一緒に積
層される支持膜から構成され、これらの支持膜のうち第
１の支持膜が半導体ポリマ層で被覆され、第２の支持膜
が互いに隣接しかつそれぞれで接触可能な２つの帯状導
体で被覆されている。これらの帯状導体は、空間的に限
定されてセンサ素子を形成する範囲内に、接触すること
なく互いにかみ合う櫛状構造を持つている。センサ素子
が法線力を受けると、半導体ポリマ層が櫛状構造の隣接
して設けられる接触フインガを力に関係して大きく又は
小さく並列接続する。従つて両方の帯状導体の間に、圧
力の増大につれて減少する電気抵抗が生ずる。前述した
特許明細書から公知の膜圧力センサは、自動車において
安全に関係する使用特に座席占有検出のために構成され
ている。機械的損傷による帯状導体の中断又は帯状導体
間の短絡は、簡単な導通検査で検出される。導通検査は
両端で接続する帯状導体の電気抵抗を測定する。この導
通検査は、例えば車両の発進毎に又は固定時間間隔で、
自動検査過程中に行うことができる。櫛状構造を形成す
る接触フインガを特に帯状導体ループとして構成するこ
とによつて、接触フインガが検査に完全に含まれてい
る。
【０００３】図３の（Ａ）による膜圧力センサは、図３
の（Ｂ）に示されているような簡単な膜圧力センサの発
展であり、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３０
４４３８４号明細書から推論可能である。ここでは櫛状
構造は主導体から垂直に分岐する分岐導体により実現さ
れている。
【０００４】多数のセンサ素子が直列接続されると、最
初にあげた特許明細書から公知の膜圧力センサでは、帯
状導体の分岐なしの櫛行状構成のため、大きい全長従つ
て大きい帯状導体抵抗が生ずる。しかし故障に対する安
全性及び電磁適合性の理由から、すべての感圧素子の系
全体を低抵抗に構成することが望まれ、従つて半導体ポ
リマ層が低抵抗に設計される。しかしその場合重なり合
う抵抗範囲のため、両方の導体抵抗の和を測定する導体
導通検査の結果を、複数の圧力センサが最大圧力を受け
る場合の結果と区別することは、不可能である。従つて
荷重を受ける状態における機能検査は不可能である。
【０００５】帯状導体の幅広い構成及びセンサ素子当り
の接触フインガ数の減少によつて、これに対処すること
ができる。その結果、センサ素子が大きくなると共に、
感度が低くなる。種々の使用事例において、例えば機械
的予荷重及びねじりの影響が測定結果を誤らせる場合、
センサ面積を大きくすることは望ましくない。更に座席
占有検出のため膜圧力センサを使用すると、大きい面積
を持つ多数のセンサ素子は座席の空気透過性を悪くする
ことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低抵
抗に構成できかつ所定の面積において検査を可能にしな
がらできるだけ高い感度を可能にする膜圧力センサを提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、センサ素子内で両方の櫛状構造の接触
フインガの少なくとも１つが帯状導体ループにより形成
され、少なくとも１つの他の接触フインガが帯状導体か
ら分岐する分岐導体により形成されている。即ち本発明
による膜圧力センサは、最初にあげた種類の膜圧力セン
サとは、センサ素子が帯状導体ループとして構成される
接触フインガのほかに分岐導体として構成される接触フ
インガを持つているという点で相違している。
【０００８】
【発明の効果】分岐導体は帯状導体ループより僅かな場
所しか必要としないので、１つ又はそれ以上の帯状導体
ループを分岐導体により代えると、同じ面積で感度が増
大する。同時に帯状導体ループの節約により帯状導体の
抵抗が減少するので、所望の低抵抗構成の帯状導体構造
が得られる。
【０００９】それにもかかわらず、センサ素子の実際上
充分な検査可能性が与えられる。明らかなように、細い
亀裂によつて生ずる個々の接触フインガの中断は、一般
にセンサ素子の能力をあまり低下させない。その理由
は、圧力を受ける際細い亀裂は大抵の場合半導体材料に
より電気的に橋絡されるからである。個々に生ずる細い
亀裂は従つて許容できる。従つて最初にあげた特許明細
書の教示とは異なり、各接触フインガが検査可能でなけ
ればならないという要求から離れることができる。
【００１０】しかしセンサ素子の大まかな検査は不可欠
であるが、本発明によれば帯状導体ループとして構成さ
れる僅かな接触フインガにより保証される。このような
装置により、センサ素子の大きさ及び圧力を受けても橋
絡されない太さの大きい亀裂は、導通検査の際検出され
る。
【００１１】本発明の特に有利な構成及び発展は従属請
求項の特徴から明らかになる。本発明の複数の実施例が
図面に示されており、以下詳細に説明される。ここで機
能的に対応する部分は同じ符号で示されている。
【００１２】
【実施例】図１による膜圧力センサは、ただ１つの円形
センサ素子１を含んでいる。輪郭２により区画される感
圧範囲内で、２つの帯状導体３，４の各々は、複数の接
触フインガから構成される櫛状構造へ移行している。こ
れらの櫛状構造は互いに対向して設けられ接触すること
なく互いにかみ合つている。接触フインガは、分岐しな
い帯状導体ループ５，５′と帯状導体３，４から垂直に
分岐する分岐導体６，６′とにより形成される。帯状導
体３，４は比較的太く構成されて、導通検査の評価に関
して全導体抵抗を小さくする。これに反し分岐導体６，
６′は、導通検査に関与しないので、比較的細く構成す
ることができる。細い構成は、図１からわかるように多
くの分岐導体６，６′を同じ面に収容できるので、セン
サ素子１の感度を増大できるという利点も持つている。
【００１３】図１に符号７を備えた典型的な亀裂が示さ
れ、この亀裂は複数の接触フインガにわたつて延びてい
る。帯状導体ループ５により形成される接触フインガは
一緒に検出されるので、導通検査の際亀裂が検出され
る。図３の（Ｂ）に示すように櫛状構造が分岐導体のみ
により形成される従来のセンサ素子では、このような亀
裂は検出されない。センサ素子１内に帯状導体ループ
５，５′を分布して設けると、亀裂の大きさ及び範囲が
規定され、導通検査の際にこの亀裂が検出される。充分
な太さの亀裂は、圧力を受けない状態だけでなく、圧力
を受けても確実に検出することができる。これに反し細
い亀裂は、圧力を受けると半導体材料により橋絡され、
従つて圧力を受けない状態においてのみ確実に検出可能
である。従つて荷重を受けるセンサ及び荷重を受けない
センサにおける導通検査から、亀裂の太さを推論するこ
とができる。同乗者座席の座席占有検出のためセンサマ
ツト中に本発明のセンサ素子を使用すると、センサ素子
の細い亀裂がまず占有されない座席で検出されて、通報
されることになる。しかし荷重を受けるセンサ素子は上
述した橋絡効果のため最初のうちまだ機能を果すので、
座席占有検出の機能低下は後になつて始めておこる。こ
うして車両の運転者は、座席占有検出の機能消失の始ま
る前に適時に警告される。座席が占有されても導通検査
がセンサ素子の中断を検出すると、始めて座席占有検出
が完全に無用になる。
【００１４】有利な実施例では、図１に示すように、外
側接触フインガを帯状導体ループ５，５′で形成し、こ
うして区画される内側範囲を分岐導体６，６′として構
成される接触フインガで満たす。この装置により、起源
をセンサ素子に持ちかつ時間と共に広がる亀裂が、セン
サ素子へ達すると早期に検出される。
【００１５】図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すセンサ素子
では、異なる帯状導体の帯状導体ループ５，５′により
形成されて互いに隣接する接触フインガが能動空間を持
ち、接触フインガを形成する帯状導体ループ５，５′か
ら分岐する分岐導体８がこの能動空間へ入り込んでい
る。それにより接触フインガの有効表面従つてセンサ素
子の感度が増大する。この目的のため、分岐導体８の代
りに他の幾何学的形状、例えば能動空間へ入り込む帯状
導体ループの表面を増大する小さい三角形又は半球を設
けることができる。
【００１６】図２の（Ｃ）は直列に接続される２つのセ
ンサ素子１，１′を示し、個別のセンサ素子１に関して
一方の帯状導体３が、分岐導体６のみから形成される第
１の櫛状構造を持ち、他方の帯状導体４が、帯状導体ル
ープ５′のみから形成される第２の櫛状構造を持つてい
る。それにより常に帯状導体ループ５′として構成され
る接触フインガが、他方の帯状導体の分岐導体６として
構成される接触フインガの横に設けられている。
【００１７】次のセンサ素子１′は逆に配置され、第１
及び第２の櫛状構造がそれぞれ他方の帯状導体により形
成されている。従つて次のセンサ素子１′において、前
に分岐導体６を持つていた櫛状構造の一方の帯状導体３
が今や帯状導体ループ５を持ち、他方の帯状導体４の櫛
状構造が今や分岐導体６′を持つている。櫛状構造のこ
の交代により導通抵抗が両方の帯状導体３，４へ均一に
分布し、これが導通検査の評価の際有利になる。
【００１８】図３の（Ａ）は最初にあげた特許明細書か
ら公知のセンサ素子を示し、このセンサ素子は櫛状構造
の完全な検査を可能にする。図３の（Ｂ）には、同様に
従来技術（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０４４３
８４号明細書）から公知のセンサ素子が示されており、
分岐導体としてのみ構成される接触フインガは導通検査
によつては検出されない。
【００１９】続いて図４の（Ａ）及び（Ｂ）に基いて、
既に数回述べた橋絡効果をもう一度説明する。両方の図
は、分岐導体１１を中断される膜圧力センサを断面図で
示している。図４の（Ａ）ではセンサ素子が荷重を受け
ない状態で示され、これに反し図４の（Ｂ）では荷重を
受けて上部支持膜１８を曲げられているのが明確に認め
られる。上部支持膜１８と下部支持膜１０は、両面で接
着を行う接着膜により一緒に積層されている。図１にも
示されている輪郭２により区画される感圧範囲で中間接
着膜が切欠かれ、従つて荷重を受けない状態で帯状導体
及び分岐導体１１をその下にある半導体ポリマ層１２か
ら分離するスペーサ９として投立つ。
【００２０】図４の（Ｂ）においてセンサ素子が力を受
けると、感圧範囲内に延びる分岐導体１１のような導体
の中断部が、半導体ポリマ層１２の特別な抵抗により力
に関係して橋絡される。この橋絡は抵抗１３により記号
的に示されている。荷重を受ける状態で導体のない所は
抵抗１３により代替されるので、中断される導体は充分
機能を果すことができる。導体の中断部が短いほど、セ
ンサ素子はそれだけ僅かしか悪影響を受けない。
【００２１】しかし図４の（Ｂ）から明らかなように、
図示した橋絡効果はスペーサ９従つて輪郭２の近くでは
生じないことが、限定的にいえる。縁範囲ａ内では、有
限な曲げ半径のため、中断される導体と半導体ポリマ層
１２との接触は行われないことがある。従つてこのよう
な中断では、関係する分岐導体の全故障及びセンサ素子
の感じられる程度の故障となる。
【００２２】従つて圧力を受けると接触フインガの帯状
導体部分が完全に半導体ポリマ層１２に接触するような
間隔をおいて、切欠きの輪郭２が櫛状構造を包囲するよ
うに、中間にある接着膜に切欠きを形成するのがよい。
【００２３】しかしこれは必ずしも可能ではない。特に
比較的大きい面積のセンサ素子では、接着膜にあつて輪
郭２を形成する切欠きは、上部支持膜１８の垂れ下りを
防止するため、できるだけ小さくなければならない。こ
の場合本発明による膜圧力センサの使用が推奨され、そ
の帯状導体ループとして構成される接触フインガによ
り、圧力測定の際縁範囲ａにおける中断を検出すること
ができる。
【００２４】これまで橋絡効果を導体の中断に関しての
み説明した。しかし帯状導体が健全であるのに、半導体
ポリマ層に点状の欠陥がある場合にも、橋絡効果がおこ
る。この場合上述した説明があてはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膜圧力センサの第１実施例の平面
図である。
【図２】膜圧力センサの別の実施例の平面図である。
【図３】公知の膜圧力センサの帯状導体の平面図であ
る。
【図４】圧力を受けた状態及び受けない状態における膜
圧力センサの断面図である。
【符号の説明】
１，１′ センサ素子 ３，４ 帯状導体 ５，５′ 帯状導体ループ ６，６′，８，１１ 分岐導体 １０，１８ 支持膜 １２ 半導体ポリマ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596133496 アイ・イー・イー・インターナシヨナル・ エレクトロニクス・アンド・エンジニヤリ ング・ソシエテ・パル・アクシオン・デ・ ラ・レスポンサビリテ・リミテ Ｉ．Ｅ．Ｅ． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ ｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＆ Ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ Ｓ．ａ．ｒ・ｌ. ルクセンブルグ国ルクセンブルグ・ルー ト・デ・トレーヴエ２・ゾーン・アンドウ ストリエル・フインデル (72)発明者 フオルケル・ペトリ ドイツ連邦共和国アイトリンゲン・カルヴ エル・シユトラーセ16 (72)発明者 ラインホルト・ミツケレル ドイツ連邦共和国アルトドルフ・フアイル ヒエンシユトラーセ４ (72)発明者 ミヒヤエル・マイエル ドイツ連邦共和国ジンデルフインゲン・パ ウル−ツヴアイガルト−シユトラーセ４ (72)発明者 ボクダン・セルバン ルクセンブルグ国ソレーブル・リユ・ピエ ール・ナイエルツ６ (72)発明者 ミツシエル・ヴイツテ ルクセンブルグ国ベルトランジユ・リユ・ デ・ルクセンベルグ248

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検査可能な膜圧力センサが熱可塑性プラ
    スチツクから成る２つの一緒に積層される支持膜から構
    成され、第１の支持膜が半導体ポリマ層で被覆され、第
    ２の支持膜が互いに隣接しかつそれぞれ両端で接続可能
    な２つの帯状導体で被覆され、これらの帯状導体が、空
    間的に区画されてセンサ素子を形成する範囲内に、接触
    することなく互いにかみ合う櫛状構造を持つているもの
    において、センサ素子（１，１′）内で両方の櫛状構造
    の接触フインガの少なくとも１つが帯状導体ループ
    （５，５′）により形成され、少なくとも１つの他の接
    触フインガが帯状導体から分岐する分岐導体（６，
    ６′，８）により形成されていることを特徴とする、検
    査可能な膜圧力センサ。
  2. 【請求項２】 センサ素子（１）の外側接触フインガが
    帯状導体ループ（５，５′）により形成されていること
    を特徴とする、請求項１に記載の検査可能な膜圧力セン
    サ。
  3. 【請求項３】 分岐導体（８）が帯状導体ループ（５，
    ５′）から分岐していることを特徴とする、請求項１に
    記載の検査可能な膜圧力センサ。
  4. 【請求項４】 一方の帯状導体（３）の帯状導体ループ
    （５，５′）として構成されるそれぞれ１つの接触フイ
    ンガが、他方の帯状導体（４）の分岐導体（６，６′）
    として構成される接触フインガの横に設けられているこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の検査可能な膜圧力セ
    ンサ。
  5. 【請求項５】 両方の支持膜（１８，１０）が、その間
    にありかつセンサ素子（１，１′）の範囲で切欠かれて
    いる接着膜により一緒に積層され、圧力を受けると接触
    フインガ（５，５′，６，６′，８）の帯状導体部分が
    半導体ポリマ層（１２）に完全に接触する間隔で、切欠
    きの輪郭（２）が櫛状構造を包囲していることを特徴と
    する、請求項１に記載の検査可能な膜圧力センサ。
  6. 【請求項６】 自動車における座席占有検出用のように
    安全にとつて重大な使用の際に使用されることを特徴と
    する、請求項１ないし５の１つに記載の検査可能な膜圧
    力センサ。
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