【手続補正書】
【提出日】平成16年4月8日(2004.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ケーブル状圧電センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】芯電極と、前記芯電極の周囲に配設された圧電体と、前記圧電体の周囲に配設された外側電極とを備えたケーブル状の圧電センサにおいて、前記圧電センサのいずれか一方の端部で前記芯電極と前記外側電極の間に前記圧電センサ外径以下の大きさの抵抗体を接続した端末部とを備え、前記抵抗体は両端にリード線の付いた抵抗体であるケーブル状圧電センサ。
【請求項２】熱収縮チューブを抵抗体の周囲に配置した請求項１に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項３】外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を折り返して外側電極に接続した構成を持つ請求項１または２に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項４】抵抗体がアース電位である導電体に覆われた構成を持つ請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項５】外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を前記抵抗体を覆うアース電位を有した導電体に接続した構成を持つ請求項１または２に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項６】導電体はキャップ状に成形され、抵抗体を接続した圧電センサの端部にはめ込み可能な請求項４または５に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項７】導電体はキャップ状に成形され、抵抗体を接続した圧電センサの端部にはめ込み可能であるとともに、前記圧電センサをはめ込む側と反対側の端部に前記抵抗体のリード線を貫通可能な貫通孔を有し、前記貫通孔で前記導電体と前記リード線とを圧着可能な請求項５に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項８】導電体は外側電極と接続された構成を持つ請求項４または５に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項９】抵抗体のリード線と芯電極との接続部およびその近傍は電気的に絶縁された構成を持つ請求項３〜６のいずれか１項に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項１０】抵抗体の一方のリード線と芯電極が溶接、ろう接、カシメ部材によるカシメの少なくとも１つの加工方法により接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載のケーブル状圧電センサ。
【請求項１１】抵抗体の一方のリード線と外側電極が溶接、ろう接、カシメ部材によるカシメの少なくとも１つの加工方法により接続された請求項１〜６のいずれか１項に記載のケーブル状圧電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケーブル状圧電センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ケーブル状圧電センサは以下のような構成となっていた。すなわち、図５に示すように、少なくとも、内部電極を形成する可撓性の芯電極１の表面に可撓性複合圧電体層２を形成し、この可撓性複合圧電層２の表面を被覆し、外側電極を形成する導電性テープ３とにより構成される。つまり、ケーブル状圧電センサは、内部電極を形成する可撓性の芯電極１の周りに合成樹脂とセラミック圧電体粉末とを混合した複合圧電体により形成された可撓性複合圧電体層２を押出成形しフィルム状の導電性テープ３を螺旋状に巻き付けて形成されている。そして、外部から圧力が印加されて変形すると、可撓性複合圧電体層２に存在している圧電セラミックに応力が印加されて芯電極１と導電性テープ３との間に電圧が誘起されるので、その電圧により圧力を検知するものである。このとき、導電性テープ３は可撓性複合圧電体層２と密着しており、安定した外側電極の機能を果たす。
【０００３】
このような圧電センサは、通常、感度を高めるために、柔軟性の有る樹脂部材、好ましくはゴム部材に配設して使用される。具体的には、内孔を有したゴム部材に圧電センサを挿入して使用する。用途としては、例えば、自動車の窓枠に配設してパワーウィンドウの挟み込み防止用のセンサとして使用したり、移動体の衝突検知用のセンサとして使用される。
【０００４】
前記圧電センサから電圧信号を検出するための信号処理回路は、例えば、特開平１０−７６８４３号公報に開示されている。図６にその回路図の一例を示す。図中、Ｐｓは圧電センサ、Ｒ１は断線検出用の抵抗体で圧電センサの電極間に接続されている。Ｒ１は他の抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｄと接続されている。Ｒ３、Ｒ４は圧電センサからの信号導出用の抵抗、Ｑ１はインピーダンス変換用のＦＥＴである。
【０００５】
断線検知用の抵抗Ｒ１は、例えば誤って刃物でケーブル状圧電センサを切断してしまったような場合に断線検出を行うために、信号処理回路と接続するのと反対側の先端部に取付けられている。そして、信号処理回路でＲ１、Ｒ２、Ｒ３とＶｄで形成される電圧値Ｖ１をモニタすることにより断線検出を行っていた。圧電センサを上述したような用途に使用する場合は、断線検出を行うことにより信頼性が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の圧電センサでは、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成が明示されていないといった課題があった。
【０００７】
また、例えば、抵抗を取り付ける際にプリント基板を使用する場合、圧電センサの外径よりもプリント基板が大きくなり、上述したように圧電センサをゴム部材に設けた内孔に挿入しようとしても挿入が困難となる。そのため、抵抗を取り付ける前に圧電センサをゴム部材に挿入し、その後、抵抗の付いたプリント基板を圧電センサの端部に取付けるといった手間がかかり、実装上の課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を明示するとともに、断線検出用の抵抗が接続されていても実装し易い圧電センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、本発明のケーブル状圧電センサは、圧電センサの端末部において、芯電極と外側電極の間に圧電センサの外径以下の大きさの抵抗体を接続したもので、端末部の外径を圧電センサの外径と同じ以下に出来る為、圧電センサ実装用のゴム部材に圧電センサの取付を行う場合に、端末部をゴム部材の内孔に通すことが出来るので、製作工程を簡素化できる。
【００１０】
また、本発明のケーブル状圧電センサは、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を折り返して外側電極に接続した構成を持つもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧電センサの端末部において、芯電極と外側電極の間に圧電センサ外径以下の大きさの両端にリード線の付いた抵抗体を接続したもので、端末部の外径を圧電センサの外径と同じ以下に出来る為、圧電センサ実装用のゴム部材に圧電センサの取付を行う場合に、端末部をゴム部材の内孔に通すことが出来るので、製作工程を簡素化できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、熱収縮チューブを抵抗体の周囲に配置したケーブル状圧電センサである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を折り返して外側電極に接続した構成を持つもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗体がアース電位である導電体に覆われたもので、抵抗体や抵抗体と芯線との接続部等へのノイズの影響を防止することが出来る。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を前記抵抗体を覆うアース電位を有した導電体に接続した構成を持つもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る上、抵抗体や抵抗体と芯線との接続部等へのノイズの影響を防止することが出来る。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の導電体がキャップ状に成形され、抵抗体を接続した圧電センサの端部にはめ込み可能なもので、導電体がキャップ状に成形されているので、圧電センサをゴム部材の内孔により容易に通すことが出来る。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の導電体がキャップ状に成形され、抵抗体を接続した圧電センサの端部にはめ込み可能であるとともに、前記圧電センサをはめ込む側と反対側の端部に前記抵抗体のリード線を貫通可能な貫通孔を有し、前記貫通孔で前記導電体と前記リード線とを圧着可能なもので、導電体がキャップ状に成形されているので、圧電センサをゴム部材の内孔により容易に通すことが出来る上、貫通孔に前記抵抗体のリード線を貫通させて前記導電体と前記リード線とを圧着可能としたので、リード線を折り返す必要が無く、抵抗体取り付けをより簡素化できる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項４または５に記載の導電体が外側電極と接続されたもので、導電体をアース電位にする具体的な構成を提供することが出来る。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、抵抗体のリード線と芯電極との接続部およびその近傍を電気的に絶縁するものである。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、抵抗体の一方のリード線と芯電極を溶接、ろう接、カシメ部材によるカシメの少なくとも１つの加工方法により接続するものである。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項２〜６のいずれか１項に記載の発明において、抵抗体の一方のリード線と外側電極を溶接、ろう接、カシメ部材によるカシメの少なくとも１つの加工方法により接続するものである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜３を用いて説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図である。内部電極を形成する可撓性の芯電極１の表面に可撓性複合圧電体層２を形成し、この可撓性複合圧電体層２の表面を被覆し外側電極を形成する導電性テープ３と、更にその周囲に保護被覆層４を成形し構成される。
【００２４】
芯電極１としてコイル状金属線や金属細線を束ねた線などが用いることができ、本実施例では外径０．３ｍｍのステンレス撚り線を使用している。
【００２５】
可撓性複合圧電体層２としてエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、クロロプレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂などの高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック圧電体粉末を添加した複合圧電体や、ＰＶＤＦなどの高分子圧電体が用いられ、本実施例では外径１．７ｍｍに被覆成形している。
【００２６】
導電性テープ３として銅箔、アルミニウム箔、アルミを蒸着したＰＥＴフィルムなどが用いられ本実施例では巾３ｍｍのＡｌ−ＰＥＴ−Ａｌ３層ラミネートフィルムを螺旋状に巻いている。保護被覆層４として塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリウレタンなどが用いられ本実施例では塩化ビニルを外径２．５ｍｍに被覆成形している。
【００２７】
抵抗体５の長軸方向とリード線方向を芯電極と同軸方向に合わせ、圧電センサに近い側のリード線６ａを芯電極１に接続し、反対側でリード線６ｂを折り返して導電性テープ３に接続する。これにより、保護被覆層４の外径よりも小さくなりかつリード線６ａと芯電極１の電気的露出部が少なくなるように抵抗体５が配置されている。抵抗体５は外径が保護被覆層４よりも小さければチップ抵抗、リード線付き抵抗等どれでも良く、本実施例ではリード線が一体となっている１／４Ｗリード線付き被膜抵抗を用いている。
【００２８】
リード線６ａと芯電極１の接続は溶接、ろう接、カシメなどが用いられ、リード線６ｂと導電性テープ３の接続は溶接、ろう接、カシメなどが用いられることにより電気的に接続される。リード線６ｂの表面にはリード線６ａとの短絡を防ぐために絶縁被覆７を形成している。絶縁被覆７には塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリウレタンなどが用いられる。絶縁被覆７はリード線６ａの側に成形しても良い。
【００２９】
最後に抵抗体５を保護するために熱収縮チューブ８を周囲に配置する。熱収縮チューブ８は絶縁体ならばエポキシ、シリコン、ホットメルトなどで代用しても良い。
【００３０】
上記構成により、端末部の外径を圧電センサの外径と同じ以下に出来る為、圧電センサ実装用のゴム部材に圧電センサの取付を行う場合に、端末部をゴム部材９の内孔に通すことが出来るので、製作工程を簡素化できる。
【００３１】
また、抵抗体として両端にリード線の付いた抵抗体を用い、圧電センサの芯線と外側電極と接続可能な抵抗体として実用的な構成を提供できる。
【００３２】
また、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を折り返して外側電極に接続した構成を持つもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る。
【００３３】
（実施例２）
図２は本発明の第２の実施例におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図である。本実施例が実施例１と相違する点は、抵抗体５が導電体としての金属スリーブ１０に覆われ、金属スリーブ１０がアース電位を有した外側電極としての導電性テープ３と接続された点にある。
【００３４】
金属スリーブ１０の材質は導電性であれば銅、アルミ等何でも良く、また銅箔、アルミ箔などを巻いてスリーブ代わりにしても良い。導電性テープ３がアース電位で、金属スリーブ１０と導電性テープ３を電気的に接続することにより金属スリーブ１０がアース電位となる。これにより、金属スリーブ１０は抵抗体５を保護すると共に、抵抗体５のシールドの役割を果たして抵抗体５や抵抗体と芯線との接続部等へのノイズの影響を軽減することが出来る。
【００３５】
（実施例３）
図３は本発明の第３の実施例におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図である。本実施例が実施例１、２と相違する点は、外側電極としての導電性テープ３がアース電位であり、抵抗体５の長軸方向を芯電極１と同軸方向に合わせ、抵抗体５の一方のリード線６ａを芯電極１に接続し、他方のリード線６ｂを抵抗体５を覆うアース電位を有したキャップ状の導電体１１に接続した点にある。尚、導電体１１は、抵抗体５を接続した側の圧電センサの端部１２にはめ込み可能であるとともに、前記圧電センサをはめ込む側と反対側の端部１３に抵抗体５のリード線６ｂを貫通可能な貫通孔１４を有し、貫通孔１４で導電体１１とリード線６ｂとを圧着可能な構成としてある。また、導電体１１と外側電極としての導電性テープ３との接続は、導電体１１をＫ１位置で加圧することにより導電体１１が導電性テープ３に圧着する。
【００３６】
上記構成により、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を前記抵抗体を覆うアース電位を有した導電体に接続した構成を持つので、実施例１及び２と同様に、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る上、抵抗体や抵抗体と芯線との接続部等へのノイズの影響を防止することが出来る。
【００３７】
また、導電体がキャップ状に成形されているので、圧電センサをゴム部材の内孔により容易に通すことが出来る上、貫通孔に前記抵抗体のリード線を貫通させて前記導電体と前記リード線とを圧着可能としたので、リード線を折り返す必要が無く、抵抗体取り付けをより簡素化できる。
【００３８】
尚、図４に示すように、導電体１１の内部に予め抵抗体５を配設しておき、芯電極１とリード線６ａとを接続する際に、絶縁体１５とカシメ部材１６を用いて、Ｋ２位置で導電体１１を加圧することにより、芯電極１とリード線６ａとをカシメにより接続する構成としてもよい。
【００３９】
また、本発明ではケーブル状の圧電センサの端部に断線検出用の抵抗体を接続する具体的な構成を提供したが、ケーブル状の他のセンサやコード等の断線検出を行う際にも本発明の抵抗体の接続構成と同様な構成を用いても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のケーブル状圧電センサによれば、圧電センサの端末部において、芯電極と外側電極の間に圧電センサ外径以下の大きさの抵抗体を接続し、端末部の外径を圧電センサの外径と同じ以下に出来る為、圧電センサ実装用のゴム部材に圧電センサの取付を行う場合に、端末部をゴム部材の内孔に通すことが出来るので、製作工程を簡素化できる。
【００４１】
また、本発明のケーブル状圧電センサによれば、外側電極がアース電位であり、抵抗体の長軸方向を芯電極と同軸方向に合わせ、前記抵抗体の一方のリード線を芯電極に接続し、他方のリード線を折り返して外側電極に接続した構成を持つもので、圧電センサに断線検出用の抵抗を接続する具体的かつ信頼性のある構成を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図
【図２】本発明の実施例２におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図
【図３】本発明の実施例３におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図
【図４】本発明の他の実施例におけるケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図
【図５】従来のケーブル状圧電センサの構成を示す外観斜視図
【図６】従来のケーブル状圧電センサの断線検知の回路図
【符号の説明】
１  芯電極
２  可撓性複合圧電体層（圧電体）
３  導電性テープ（外側電極）
５  抵抗体
６ａ  リード線
６ｂ  リード線
１０  金属スリーブ（導電体）
１１  導電体
１４  貫通孔
１６  カシメ部材