(57)【要約】【課題】曲線部への取り付けにおいて誤検出を防止し、荷重を確実に検出可能とする。【解決手段】チューブ状外皮３内に感圧導電性ゴム４を充填し、感圧導電性ゴム内に一対の電極線５ａ・５ｂを配置すると共に両電極線間にその導電経路の一部を絶縁状態にする空隙６を設ける。圧縮変形の増大に応じて抵抗値が減少する導電性弾性部材を用い、かつ所定の圧縮変形域にて抵抗値が大きく低減することから、感圧センサに対する荷重の増大を抵抗値が大きく変化することをもって検出することができるため、荷重が加わったことを速やかにかつ確実に検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間しかつ平行状態に設けられた一対の長尺の電極と、少なくとも前記両電極間に充填されかつ弾性変形する導電性弾性部材とを有し、
前記導電性弾性部材は、前記導電性弾性部材に加わる荷重による圧縮変形に伴って抵抗値が増減するものであり、
前記導電性弾性部材内に、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ当該所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段が設けられていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項２】
前記抵抗変化手段が、前記所定の圧縮変形域に至るまでは前記両電極間の導電経路の一部を遮断し得る絶縁状態であり、前記所定の圧縮変形域にて前記絶縁状態が消滅する絶縁領域を前記導電性弾性部材内に設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
前記絶縁領域が空隙であることを特徴とする請求項２に記載の感圧センサ。
【請求項４】
前記絶縁領域は複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の感圧センサ。
【請求項５】
開閉体による物体の挟み込みを検出するべく、前記開閉体の開閉方向端に前記一対の電極を当該開閉方向に並べるように設けて使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の感圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、開閉体の挟み込みを感圧センサにより検出するものとして、例えば自動車のドアに設けられたパワーウィンドウ装置に用いたものがある。そのものでは、ウィンドウの全閉時における挟み込みを検出するべくドアサッシュに感圧センサを設け、ウィンドウの閉側端とドアサッシュとの間に物体が挟まれた場合に生じる圧力を検出して挟み込みを判定している。感圧センサは、ウェザーストリップに中空部を設け、その中空部内に一対の電極と、両電極間に介装した感圧導電性ゴムシートとにより構成されている。
【特許文献１】実願昭５８−１８３１２５号のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した感圧センサにあっては、導電性ゴムシートに絶縁突起が一体成形されており、外部圧力が加わっていない通常状態では突起により導電性ゴムシートと電極との間に絶縁空間が存在し、物体を挟み込んで外部圧力が加わると突起が潰されて導電性ゴムシートと電極とが互いに接触する。その接触により両電極同士が電気的導通状態になり、その信号により挟み込みを検出することができる。挟み込み検出に対してはウィンドウを停止して開動作に移すという制御をすることができる。
【０００４】
開閉体には、自動車では上記ウィンドウに限らずドアやサンルーフなど種々のものがあり、また建築物ではドアなどがある。特に自動車の場合には流線型のボディ形状に合わせて開閉体の開口部の枠が直線形状ではないものがある。そのような部位に上記感圧センサを設けた場合には、曲線形状の部位に対しては感圧センサの電極がその曲線形状に沿って曲げられるため、その曲率が大きい場合には取り付け状態で電極と導電性ゴムシートとが接触してしまう虞がある。また、完全に接触していない場合でも極めて近接した状態の場合には振動などで誤検出してしまうことが考えられる。
【０００５】
上記構造の感圧センサにあっても、絶縁突起の大きさや形状を調整することにより曲率の大きな部位に対しても取り付け状態で電極と導電性ゴムシートとの接触を回避することが可能である。しかしながら、例えば絶縁突起を大きく形成した場合には物体の挟み込み時に突起が潰れにくくなり、挟み込み検出感度が鈍るという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、曲線部への取り付けにおいて誤検出を防止すると共に荷重を確実に検出可能とする感圧センサを実現するために本発明に於いては、互いに離間しかつ平行状態に設けられた一対の長尺の電極と、少なくとも前記両電極間に充填されかつ弾性変形する導電性弾性部材とを有し、前記導電性弾性部材は、前記導電性弾性部材に加わる荷重による圧縮変形に伴って抵抗値が増減するものであり、前記導電性弾性部材内に、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ当該所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段が設けられているものとした。
【０００７】
特に、前記抵抗変化手段が、前記所定の圧縮変形域に至るまでは前記両電極間の導電経路の一部を遮断し得る絶縁状態であり、前記所定の圧縮変形域にて前記絶縁状態が消滅する絶縁領域を前記導電性弾性部材内に設けたものであると良く、さらに前記絶縁領域が空隙であると良い。また、絶縁領域は複数箇所設けられていると良い。さらに、開閉体による物体の挟み込みを検出するべく、前記開閉体の開閉方向端に前記一対の電極を当該開閉方向に並べるように設けて使用されると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、圧縮変形の増大に応じて抵抗値が減少する導電性弾性部材を用い、所定の圧縮変形域に至るまでは抵抗値の変化が小さく、かつ所定の圧縮変形域にて抵抗値の変化が大きくなる抵抗変化手段を設けたことから、感圧センサに対する荷重の増大を抵抗値の変化量によって検出することができるため、感圧センサの取り付け時の誤検出を防止できる上、荷重が加わったことを確実に検出することができる。
【０００９】
特に、導電性弾性部材内に絶縁領域を設け、圧縮変形により絶縁状態が消滅することにより、その絶縁状態消滅時に抵抗値が一気に低減するため、導電性弾性部材内に絶縁領域を設けるという簡単な構造で速やかにかつ確実な検出を行い得る感圧センサを構成し得る。さらに、絶縁領域としては空隙であって良く、導電性弾性部材内に空隙を設けるだけで上記構造を達成し得る。また、絶縁領域を任意の数だけ設定することで、所定の圧縮変形域までの抵抗値の変化率をより細かく制御することができる。
【００１０】
また、一対の電極を開閉体の開閉方向に並べることにより、開閉体による挟み込み発生時には導電性弾性部材が両電極の並び方向に圧縮変形するため、両電極間の抵抗値の変化を検出することにより圧縮変形状態を監視することができ、開閉体の挟み込み検出に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された自動車用スライドドアの閉側縁部を示す要部側面図である。図において、開閉体としてのスライドドア１の閉側端の縁部に、その縁部に沿って上下方向に延在する感圧センサ２が取り付けられている。
【００１２】
感圧センサ２は、図２に示されるように、弾性材からなるチューブ状の外皮３と、その中に内蔵された導電性弾性部材としての感圧導電性ゴム４と、感圧導電性ゴム４の中に埋設されかつドア１の開閉方向に互いに所定の間隔をあけて配置された一対の電極としての各電極線５ａ・５ｂと、両電極線５ａ・５ｂ間の導通経路の一部を絶縁状態にするべく感圧導電性ゴム４内に発泡状態に形成した絶縁領域としての２つの空隙６とにより構成されている。なお、感圧センサ２のドア１への取り付けは、上記弾性材からなる外皮３に一体的に成形したドア係止部によって行ったり、接着やねじ等の固定手段によって行われたりする。
【００１３】
感圧導電性ゴム４は、ゴムの中に導電粒子を均一に分布させて、圧力により圧縮すると導電粒子同士の接触数が増えて抵抗値が下がるものである。空隙６は、各電極線５ａ・５ｂの導電経路の一部を絶縁状態にするように、図２の断面図において両電極線５ａ・５ｂ間を結ぶ直線の導電経路となる部分の両脇に、すなわちドア開閉方向に直交する方向に並んで２つ配設され手いる。空隙６の形状は、図示例ではドア開閉方向を短軸とする楕円状に形成されている。なお、空隙６の位置や形状、数は図示例に限定されるものではなく、位置は外皮３の内側で感圧導電性ゴム４に設けられていれば良く、また、形状は円形やその他の断面形状であって良く、さらに、その数は感圧センサ２の太さや取り付け位置の形状等に合わせて任意に設定可能である。
【００１４】
図３に上記感圧センサ２を用いた挟み込み判定回路７のブロック図を示す。図において、各電極５ａ・５ｂが抵抗−電圧変換回路８に接続されており、抵抗−電圧変換回路８の出力ポートが比較器９の信号電圧入力ポートに接続されている。比較器９の基準電圧ポートには閾値設定回路１０から出力される閾値電圧Ｖｄが入力する。比較器９では、抵抗−電圧変換回路８からのセンサ信号電圧Ｖｓと閾値電圧Ｖｄとを比較し、センサ信号電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｄ以上になったら所定の電圧を出力する。比較器９からの出力電圧に応じてスイッチ回路１１からスイッチング信号（オン／オフ）が制御回路１２（図１参照）に出力される。制御回路１２は、通常の自動開閉や挟み込み回避などの制御をドア１に連結された駆動モータ１３に対して行う。
【００１５】
次に、上記感圧センサ２を用いた挟み込み判定要領について図４を参照して以下に示す。物体による荷重を受けていない（非挟み込み状態）場合には感圧センサ２は図２に示されるように内部の感圧導電性ゴム４の弾性復元力により円形断面形状に保持されている。その状態での両電極線５ａ・５ｂ間の導電率は、両者間に存在する感圧導電性ゴム４の導電経路の抵抗値により決まる。
【００１６】
非挟み込み状態では感圧導電性ゴム４が最も膨張している状態であり、図２に示されるように両電極線５ａ・５ｂ間に２つの空隙６による大きな絶縁領域が存在している。その状態での両電極線５ａ・５ｂ間の導電経路は、両電極線５ａ，５ｂとを最短距離で結んだ経路上に導電性ゴムが存在する両空隙６間の直線的な部分と、各空隙６を迂回する２ヶ所の各湾曲的な部分とになる。したがって、空隙６のないもの（外皮３内に感圧導電性ゴムが完全に充填されているもの）に比べて両電極線５ａ・５ｂ間の抵抗値が大きく、図５に示される第１の変化域Ａ側に示されるように抵抗値が高く保持される。
【００１７】
挟み込み初期など挟み込み方向に物体１４による弱い荷重を感圧センサ２が受けると、空隙６は図２に示される円形断面形状の状態から図４に示されるような空隙６が潰された状態の範囲で変化する。図４の状態では空隙６による絶縁状態が消滅するため感圧導電性ゴム４の空隙６部分も導通状態となり、所定の圧縮変形域としての図５に示される第２の変化域Ｂにて両電極線５ａ・５ｂ間の導通抵抗値が一気に減少する。なお、挟み込み方向へ感圧導電性ゴム４が圧縮変形するため、その変形量に応じても導通抵抗値が減少する。
【００１８】
さらに挟み込み（荷重）が増していくと、図６に示されるように感圧センサ２がより一層潰される。その挟み込み方向の荷重の増大に応じて感圧導電性ゴム４がより大きく圧縮変形するため、その変形量（荷重）に応じて図５の第３の変化域Ｃに示されるように抵抗値が漸減する。
【００１９】
このように感圧センサ２に加わる荷重に応じて第２の変化域Ｂで抵抗値が大きく変化するため、その変化を検出するための閾値Ｒｄを第２の変化域Ｂ内の任意の所に設定することにより、第２の変化域Ｂを通過する抵抗変化を検出することができる。特に空隙６が潰れて両電極線５ａ・５ｂ間に空隙６による絶縁空間が存在しなくなった状態を判別し得るように閾値Ｒｄを設定することにより、空隙６が押し潰されていない状態（図２）から潰された状態に感圧センサ２が圧縮変形した（図４）ことを検出し得る。
【００２０】
両電極線５ａ・５ｂ間の抵抗値が上記閾値Ｒｄになった時の抵抗−電圧変換回路８の出力Ｖｓが閾値電圧Ｖｄとなるように閾値設定回路１０の出力を設定する。それにより、抵抗−電圧変換回路８の出力Ｖｓと閾値電圧Ｖｄとを比較器９で比較し、その結果をスイッチ回路１１のオン／オフ信号で出力する。すなわち、両電極５ａ・５ｂ間の抵抗値が閾値Ｒｄよりも低下したら、挟み込み判定出力としてのスイッチ回路１１の出力がオフからオンに切り替わり、スイッチ回路１１の出力がオンになったら挟み込みが生じたと判定することができる。
【００２１】
なお、スイッチ回路１１のオン出力を制御回路１２で受信したら、制御回路１２ではドア１を停止して反転させるようにモータ１３に対する制御を行う。この反転制御は、上記したように空隙６が潰れた時点で行うことができる。空隙６が完全に潰れた後における感圧導電性ゴム４の圧縮変形による反発力は圧縮変形の進行に伴って増大することになるが、それに対して空隙６が潰れるまでは感圧センサ２の圧縮変形による反発力はそれ程大きくないため、挟み込み判定において感圧センサ２の大きな反発力が生じた状態で挟み込みを判定することになることを回避できる。また、上記閾値Ｒｄを横切る場合には荷重のわずかな増加に対して抵抗値が大きく変化するため、荷重が大きくなる前に素早く挟み込み判定を行うことができるなど、挟み込まれた物体１４が柔らかい場合に挟み込み判定までに荷重が増大し過ぎて物体１４を傷付けてしまうことを防止し得る。
【００２２】
また、本発明による感圧センサ２にあっては、感圧導電性ゴム４の中に空隙６を設けたことから、空隙６が潰れて空隙６の内面同士が接触するまで空隙６による絶縁状態が保持される。図示例のように感圧センサ２をひも状に形成してドア１の縁部の形状に沿わせて取り付けた場合に、その縁部の形状がボディの流線型などの影響を受けて湾曲状となっている場合、その湾曲部において感圧センサ２が大きく曲げられることになる。そのような場合でも、例えば図７（ａ）・（ｃ）に示されるように、湾曲部の曲率が小さい位置（VIIc−VIIc線の部分）では空隙６が初期状態に近い状態で保たれているが、図７（ａ）・（ｂ）に示すように中央の曲率が大きい位置（VIIb−VIIb線の部分）では、空隙６が変形しているものの隙間の存在によってその部分の絶縁性が保持されるため、その状態から空隙６が潰れて感圧導電性ゴム４がその圧縮変形量が大きくなるような荷重を受けた場合に両電極５ａ・５ｂ間の抵抗減少によりその荷重を検出することができる。
【００２３】
上記したように感圧導電性ゴム４内に空隙６が部分的に配置されていることから、残りの部分により空隙６が潰されるようになる曲げに対してある程度の強度が得られる。図示例のように感圧導電性ゴム４の空隙６を設けられた部分が両電極線５ａ・５ｂ間を直線的に結ぶ部分を含む橋脚状に形成されていることにより、上記曲線部に取り付けただけで空隙６が潰されることを好適に防止し得る。また、空隙６の存在により感圧センサ２が曲がり易くなると共に、上記したように空隙６が潰されるまでにある程度の強度が得られるため、曲線部に対する追従性が良くなって取り付け許容度が大となり、種々の形状に取り付け可能になる。
【００２４】
なお、図示例では絶縁領域として空隙６を設けたが、空気による絶縁に限定されず、何らかの電気的な抵抗体を空隙６に相当する孔内に受容するようにしても良い。例えば、荷重が加わったときに抵抗率が変化するような液体を孔内に封入しても良い。また、荷重が加わったときにその部位に存在する抵抗体が荷重の加わっていない部位に移動するように構成することもできる。さらに、孔内に絶縁材を受容する場合には、孔が潰れた場合に孔の内面の少なくとも一部が接触し抵抗値の大きな変化が生じるようにするべく、絶縁材の断面積を孔よりは小さくしておいても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明にかかる感圧センサは、荷重を受けた場合の圧縮変形を両電極間の大きな抵抗変化により検出することができ、物体の接触を検出するもの、特に開閉体の挟み込み検出装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明が適用された自動車用スライドドアの閉側縁部を示す要部側面図である。
【図２】図１の矢印II−II線に沿って見た感圧センサの断面図である。
【図３】感圧センサによる検出回路を示すブロック図である。
【図４】感圧センサの変形初期の状態を示す図２に対応する図である。
【図５】荷重に対する抵抗値変化及びスイッチ回路の出力波形を示す図である。
【図６】挟み込み検出状態を示す図２に対応する図である。
【図７】（ａ）は図１の矢印VII−VII線付近を拡大して示す感圧センサの断面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIb−VIIb線に沿ってみた感圧センサの断面図であり、（ｃ）は（ａ）のVIIc−VIIc線に沿って見た感圧センサの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ドア
２  感圧センサ
４  感圧導電性ゴム
５ａ・５ｂ  電極線
６  空隙
７  判定回路
１２  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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