(57)【要約】【課題】感圧センサの大型化を抑制しながら、電極線同士を離間させる復元力を確保することが可能な感圧センサ、及び感圧センサ製造方法を提供する。【解決手段】感圧センサ１Ａは、弾性及び絶縁性を有する中空の管状部材１０と、管状部材１０の内側に互いに離間して螺旋状に保持された複数の電極線２０と、管状部材１０の内側に螺旋状に保持されて複数の電極線２０の間に介在し、線状の弾性体からなる介在物３０とを備える。また、感圧センサ１Ａの製造方法は、線状のスペーサ５の周囲に複数の電極線２０及び複数の介在物３０を螺旋状に巻き付ける巻き付け工程と、スペーサ５に巻き付けられた電極線２０及び介在物３０の周囲に材料を押し出して管状部材１０を形成する押し出し工程と、スペーサ５を引き抜く引き抜き工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性及び絶縁性を有する中空の管状部材と、
前記管状部材の内側に互いに離間して螺旋状に保持された複数の電極線と、
前記管状部材の内側に螺旋状に保持されて前記複数の電極線の間に介在する複数の絶縁性の介在物とを備え、
前記介在物は、線状の弾性体からなる、
感圧センサ。
【請求項２】
前記介在物は、中空円筒状のチューブである、
請求項１に記載の感圧センサ。
【請求項３】
前記介在物の直径は、前記電極線の直径以上である、
請求項１又は２に記載の感圧センサ。
【請求項４】
前記介在物は、前記管状部材と同種のゴム材料からなる、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の感圧センサ。
【請求項５】
前記複数の電極線の間には、互いに隣接する複数の前記介在物からなる介在物組が配置されている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の感圧センサ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の感圧センサの製造方法であって、
線状のスペーサの周囲に複数の前記電極線及び前記介在物を螺旋状に巻き付ける工程と、
前記スペーサに巻き付けられた前記電極線及び前記介在物の周囲に材料を押し出して前記管状部材を形成する工程と、
前記スペーサを引き抜く工程と、
を有する感圧センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の管状部材の内側に保持された複数の電極線を備え、外部からの圧力によって電極線同士が接触することによりスイッチ機能を果たす感圧センサ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部からの圧力によって電極線同士が接触することによりスイッチ機能を果たす感圧センサが車両のスライドドア等に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の感圧センサは、中空部を有する管状部材としての弾性絶縁体と、この弾性絶縁体の中空部の内周面に相互に接触しないように配置された複数の電極線とを備えている。この感圧センサは、中空部と同一形状に形成されたスペーサの外周面に複数の電極線を沿わせ、スペーサ及び複数の電極線の外周にゴム材料を押し出して弾性絶縁体を成型し、その後スペーサを除去することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８１９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゴムからなる弾性絶縁体は、経年劣化等により弾性が変化すると、使用開始当初に比較して小さな圧力によっても電極線同士が接触してしまう場合がある。すなわち、圧力を受けていないときに電極線同士を離間させておくための弾性絶縁体の復元力が低下し、感圧センサの特性が変化してしまう。また、弾性絶縁体の厚みを厚くすれば、この復元力を保つことができるが、この場合には、感圧センサが大型化（大径化）してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、感圧センサの大型化を抑制しながら、電極線同士を離間させる復元力を確保することが可能な感圧センサ、及び感圧センサ製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、弾性及び絶縁性を有する中空の管状部材と、前記管状部材の内側に互いに離間して螺旋状に保持された複数の電極線と、前記管状部材の内側に螺旋状に保持されて前記複数の電極線の間に介在する複数の絶縁性の介在物とを備え、前記介在物は、線状の弾性体からなる、感圧センサを提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記の感圧センサの製造方法であって、線状のスペーサの周囲に複数の前記電極線及び前記介在物を螺旋状に巻き付ける工程と、前記スペーサに巻き付けられた前記電極線及び前記介在物の周囲に材料を押し出して前記管状部材を形成する工程と、前記スペーサを引き抜く工程と、を有する感圧センサの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、感圧センサの大型化を抑制しながら、電極線同士を離間させる復元力を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る感圧センサを示す断面図であり、（ａ）は外部からの圧力を受けていない状態を、（ｂ）は外部からの圧力を受けた状態を、それぞれ示す。
【図２】感圧センサの外被となる管状部材を仮想線（二点鎖線）で示し、その内部を示す斜視断面図である。
【図３】感圧センサに外部から圧力が作用した場合にこれを検出するための電気回路の構成例を示す図である。
【図４】巻き付け工程後のスペーサ、及びスペーサに巻き付けられた複数の電極線ならびに複数の介在物を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る感圧センサを示す断面図である。
【図６】感圧センサに外部から圧力が作用した場合にこれを検出するための電気回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施する上での好適な一具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る感圧センサを示す断面図であり、（ａ）は外部からの圧力を受けていない状態を、（ｂ）は外部からの圧力を受けた状態を、それぞれ示す。図２は、感圧センサの外被となる管状部材を仮想線（二点鎖線）で示し、その内部を示す斜視断面図である。
【００１３】
（感圧センサの構成）
この感圧センサ１Ａは、弾性及び絶縁性を有する中空の管状部材１０と、管状部材１０の内側に互いに離間して螺旋状に保持された複数（本実施の形態では２本）の電極線２０と、管状部材１０の内側に螺旋状に保持されて複数の電極線２０の間に介在する複数（本実施の形態では４本）の絶縁性の介在物３０とを備えている。管状部材１０は、断面が円形に形成されている。
【００１４】
複数の電極線２０は、それぞれ複数の金属線２００と、複数の金属線２００を一括して被覆する導電性を有する導電性被覆層２０１とからなり、断面が円形に形成されている。複数の電極線２０のそれぞれの直径は同等である。複数の金属線２００は、銅等の良導電性の金属からなり、互いに撚り合わされている。
【００１５】
導電性被覆層２０１は、例えば、ゴム又は弾性プラスチックにカーボンブラック等の導電性充填剤を配合した混和物からなる。導電性被覆層２０１の断面積は、金属線２００の断面積の２倍以上であることが好ましく、これによって電極線２０に十分な弾力性が付与されると共に、管状部材１０による保持が適切になされる。
【００１６】
介在物３０は、線状の弾性体からなる。本実施の形態では、介在物３０が中空円筒状のチューブであり、その中心部には空間３００が形成されている。介在物３０の直径（外径）は、電極線２０の直径以上である。本実施の形態では、介在物３０の直径が電極線２０の直径よりも大きく形成されているが、介在物３０の直径が電極線２０の直径と同等でもよい。すなわち、図１（ａ）に示すように、電極線２０の直径をＤ１とし、介在物３０の直径（外径）をＤ２とすると、Ｄ２≧Ｄ１の不等式を満たすように感圧センサ１Ａが構成されている。また、本実施の形態では、介在物３０の直径が電極線２０の直径よりも大きいので、感圧センサ１Ａの中心軸線Ｃを中心とする径方向における管状部材１０の厚みが、介在物３０の外側において電極線２０の外側よりも薄くなっている。
【００１７】
複数の介在物３０の内径及び外径は、それぞれ同等である。なお、介在物３０としては、中空円筒状のチューブに限らず、例えばスポンジ状の線状体を用いてもよい。
【００１８】
以下、複数の電極線２０のそれぞれを区別して説明する必要がある場合には、複数の電極線２０のそれぞれを第１の電極線２１及び第２の電極線２２という。また、複数の介在物３０のそれぞれを区別して説明する必要がある場合には、複数の介在物３０のそれぞれを第１乃至第４の介在物３１〜３４という。
【００１９】
第１の電極線２１と第２の電極線２２とは、感圧センサ１Ａの中心軸線Ｃを挟んで向かい合っている。本実施の形態では、図１（ａ）に示すように第１の電極線２１と第２の電極線２２とを上下に並べて見た場合に、第１及び第２の電極線２１，２２の右側に第１及び第２の介在物３１，３２が互いに隣接して配置され、第１及び第２の電極線２１，２２の左側に第３及び第４の介在物３３，３４が互いに隣接して配置されている。すなわち、本実施の形態では、第１及び第２の介在物３１，３２からなる介在物組３ａと、第３及び第４の介在物３３，３４からなる介在物組３ｂとが、第１の電極線２１と第２の電極線２２との間に配置されている。
【００２０】
なお、本実施の形態では、上記のように介在物組３ａが２本の介在物３０（第１及び第２の介在物３１，３２）からなり、介在物組３ｂが同じく２本の介在物（第３及び第４の介在物３３，３４）からなるが、これに限らず、例えば３本以上の介在物３０によって介在物組３ａ，３ｂがそれぞれ構成されていてもよい。
【００２１】
管状部材１０は、複数の電極線２０及び複数の介在物３０の外周囲にゴム材料を押し出し成型して形成されている。このゴム材料としては、例えば耐水性、耐薬品性、耐候性、及び耐寒性に優れたエチレンプロピレンゴムを好適に用いることができる。管状部材１０の中心部には、空間１００が形成されている。管状部材１０の中心部における空間１００、及び介在物３０の中心部における空間３００は、感圧センサ１Ａの長手方向における少なくとも一方の端部において大気に開放されている。
【００２２】
介在物３０の材料としては、管状部材１０と同種のゴム材料を用いることが望ましい。介在物３０を管状部材１０と同種のゴム材料によって形成することにより、管状部材１０と複数の介在物３０とが高強度に密着するためである。本実施の形態では、管状部材１０及び介在物３０の材料として、共にＥＰＤＭを用いた。
【００２３】
（感圧センサを含む電気回路）
図３は、感圧センサ１Ａに外部から圧力が作用した場合にこれを検出するための電気回路４Ａの構成例を示す図である。この電気回路４Ａは、感圧センサ１Ａと、直流電源４１と、電流計４２と、第１及び第２の抵抗器４３，４４とによって構成される。
【００２４】
直流電源４１、電流計４２、及び第１の抵抗器４３は、感圧センサ１Ａの一端部において第１の電極線２１の金属線２００と第２の電極線２２の金属線２００との間に直列に接続されている。第２の抵抗器４４は、感圧センサ１Ａの他端部において第１の電極線２１の金属線２００と第２の電極線２２の金属線２００との間に接続されている。
【００２５】
感圧センサ１Ａに外部から圧力が作用しない場合には、第１の電極線２１と第２の電極線２２とが管状部材１０及び第１乃至第４の介在物３１〜３４の弾性によって離間し、電流計４２では、直流電源４１の電源電圧を第１の抵抗器４３及び第２の抵抗器４４の合成抵抗の抵抗値で除した値の電流が測定される。一方、感圧センサ１Ａに外部から圧力が作用して第１の電極線２１と第２の電極線２２とが少なくとも一部において接触（短絡）すると、電流計４２では、直流電源４１の電源電圧を第１の抵抗器４３の抵抗値で除した値の電流が測定される。すなわち、仮に第１の抵抗器４３の抵抗値と第２の抵抗器４４の抵抗値とが同じである場合には、感圧センサ１Ａに外部から圧力が作用すると、約２倍の電流値が電流計４２によって測定される。よって、この電流計４２の測定値に基づいて、第１の電極線２１と第２の電極線２２との接触の有無を判別することができる。
【００２６】
なお、電流計４２としては、電気回路４Ａに流れる電流が所定の閾値以上か否かを判別することができればよいため、例えばシャント抵抗の両端部間の電位差が所定値以上か否かを判別することのみが可能な簡易な構成のものを用いることができる。
【００２７】
（感圧センサの製造方法）
次に、図４を参照して感圧センサ１Ａの製造方法について説明する。感圧センサ１Ａの製造方法は、後述する線状の１本のスペーサ５０（図４参照）の周囲に複数の電極線２０及び複数の介在物３０を螺旋状に巻き付ける巻き付け工程と、スペーサ５０に巻き付けられた複数の電極線２０及び複数の介在物３０の周囲にゴム材料を押し出して管状部材１０を形成する押し出し成型工程と、スペーサ５０を引き抜く引き抜き工程とを有している。
【００２８】
図４は、巻き付け工程後のスペーサ５０、及びスペーサ５０に巻き付けられた複数の電極線２０（第１及び第２の電極線２１，２２）ならびに複数の介在物３０（第１乃至第４の介在物３１〜３４）を示す斜視図である。
【００２９】
スペーサ５０は、例えばフッ素樹脂（テフロン（登録商標））からなる棒状の部材である。本実施の形態では、スペーサ５０が円柱状であるが、これに限らず、例えば楕円柱状であってもよく、断面多角形の角柱状であってもよい。ただし、引き抜き工程における引き抜き作業を容易にするため、長手方向に垂直な断面形状が一定であることが望ましい。
【００３０】
巻き付け工程では、所定の張力を以って直線状に張り渡されたスペーサ５０の外周囲にリールから複数の電極線２０及び複数の介在物３０を供給し、螺旋状に巻き回す。この際、複数の電極線２０及び複数の介在物３０がスペーサ５０の外周面に接し、かつスペーサ５０の周方向に隣り合う電極線２０と介在物３０との間ならびに介在物３０同士の間に隙間が形成されないようにする。以下、スペーサ５０、及びスペーサ５０に巻き付けられた複数の電極線２０ならびに複数の介在物３０を、巻き付け体５という。
【００３１】
押し出し成型工程では、巻き付け体５の外周囲に押し出し機によってゴム材料（ＥＰＤＭ）を押し出し、その後ゴム材料を固化させて管状部材１０を成型する。このようにして外周囲に管状部材１０が成型された巻き付け体５は、所定の長さ（例えば１〜２ｍ）に切断されて引き抜き工程に送られる。
【００３２】
引き抜き工程では、所定の長さに切断された巻き付け体５の一端部を固定し、他端部からスペーサ５０を引き抜く。スペーサ５０を表面摩擦係数の小さいフッ素樹脂によって形成すれば、この引き抜き作業を容易に行うことができる。スペーサ５０が引き抜かれた管状部材１０の中心部は、複数の電極線２０に挟まれた空間１００となる。以上により、感圧センサ１Ａが得られる。
【００３３】
（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、管状部材１０のみならず、介在物３０の弾性によっても、複数の電極線２０が離間する。これにより、感圧センサ１Ａの大型化を抑制しながら、電極線２０同士を離間させる復元力を確保することが可能となる。また、介在物３０は、押し出し成型工程後に抜き取る必要がなく、１本のスペーサ５０のみを引き抜けばよいので、引き抜き工程における作業が容易となり、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、介在物３０の直径が電極線２０の直径よりも大きく、管状部材１０の厚みが介在物３０の外側において電極線２０の外側よりも薄くなっているので、外部からの圧力を受けた際に管状部材１０が柔軟に弾性変形し、感圧センサ１Ａの感度を良好にすることが可能となる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
次に、図５及び図６を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図５及び図６において、第１の実施の形態について説明したものと共通する部材等については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３６】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る感圧センサ１Ｂを示す断面図である。第１の実施の形態では、感圧センサ１Ａが２本の電極線２０を有し、これら２本の電極線２０の両側にそれぞれ複数の介在物３０が配置された場合について説明したが、本実施の形態に係る感圧センサ１Ｂは、４本の電極線２０を有し、図５に示す断面における周方向に隣り合う２本の電極線２０の間に、それぞれ１本ずつの介在物３０が配置されている。介在物３０は、中空円筒状のチューブからなり、その直径は、電極線２０の直径と同等に形成されている。ただし、介在物３０の直径を電極線２０の直径よりも大きくしてもよい。これら複数の電極線２０及び介在物３０は、管状部材１０の内側に螺旋状に保持されている。
【００３７】
この感圧センサ１Ｂは、第１の実施の形態について説明した製造方法と同様の製造方法によって製造される。すなわち、線状のスペーサの周囲に複数の電極線２０及び複数の介在物３０を螺旋状に巻き付け、複数の電極線２０及び複数の介在物３０の周囲にゴム材料を押し出して管状部材１０を形成し、その後スペーサを引き抜くことにより、感圧センサ１Ｂが得られる。
【００３８】
これら４本の電極線２０をそれぞれ第１乃至第４の電極線２１〜２４とすると、感圧センサ１Ｂに外部から圧力が作用した場合に、中心軸線Ｃを挟んで向かい合う第１の電極線２１と第３の電極線２３、もしくは第２の電極線２２と第４の電極線２４が互いに接触（短絡）する。
【００３９】
図６は、感圧センサ１Ｂに外部から圧力が作用した場合にこれを検出するための電気回路４Ｂの構成例を示す図である。この電気回路４Ｂは、第１の実施の形態に係る電気回路４Ａと同様に、感圧センサ１Ｂと、直流電源４１と、電流計４２と、第１及び第２の抵抗器４３，４４とを有して構成されているが、その接続方法が異なっている。
【００４０】
すなわち、電気回路４Ｂは、直流電源４１、電流計４２、及び第１の抵抗器４３が感圧センサ１Ｂの一端部において第１の電極線２１の金属線２００と第４の電極線２４の金属線２００との間に直列に接続され、第２の抵抗器４４は、同じく感圧センサ１Ｂの一端部において第２の電極線２２の金属線２００と第３の電極線２３の金属線２００との間に直列に接続されている。感圧センサ１Ｂの他端部では、第１の電極線２１の金属線２００と第２の電極線２２の金属線２００とが短絡され、第３の電極線２３の金属線２００と第４の電極線２４の金属線２００とが短絡されている。
【００４１】
感圧センサ１Ｂに外部から圧力が作用しない場合には、第１乃至第４の電極線２１〜２４が管状部材１０及び第１乃至第４の介在物３１〜３４の弾性によって離間し、電流計４２では、直流電源４１の電源電圧を第１の抵抗器４３及び第２の抵抗器４４の合成抵抗の抵抗値で除した値の電流が測定される。一方、感圧センサ１Ｂに外部から圧力が作用して第１の電極線２１と第３の電極線２３、もしくは第２の電極線２２と第４の電極線２４が互いに接触すると、電流計４２では、直流電源４１の電源電圧を第１の抵抗器４３の抵抗値で除した値の電流が測定される。これにより、第１の実施の形態と同様に、電流計４２の測定値に基づいて、複数の電極線２０同士の接触の有無を判別することができる。
【００４２】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。なお、電気回路４Ｂは、図６に示す構成に限らず、第２の電極線２２と第３の電極線２３の配置を入れ替えてもよい。この場合、第１の電極線２１が第２の電極線２２又は第４の電極線２４に接触した場合、もしくは第３の電極線２３が第２の電極線２２又は第４の電極線２４に接触した場合に、電流計４２で測定される電流が変化する
【００４３】
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００４４】
［１］弾性及び絶縁性を有する中空の管状部材（１０）と、前記管状部材（１０）の内側に互いに離間して螺旋状に保持された複数の電極線（２０）と、前記管状部材（１０）の内側に螺旋状に保持されて前記複数の電極線（２０）の間に介在する複数の絶縁性の介在物（３０）とを備え、前記介在物（３０）は、線状の弾性体（３０）からなる、感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）。
【００４５】
［２］前記介在物（３０）は、中空円筒状のチューブである、前記［１］に記載の感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）。
【００４６】
［３］前記介在物（３０）の直径（Ｄ２）は、前記電極線の直径（Ｄ１）の以上である、前記［１］又は［２］に記載の感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）。
【００４７】
［４］前記介在物（３０）は、前記管状部材（１０）と同種のゴム材料からなる、前記［１］乃至［３］の何れか１つに記載の感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）。
【００４８】
［５］前記複数の電極線（２０）の間には、互いに隣接する複数の前記介在物（３０）からなる介在物組（３ａ，３ｂ）が配置されている、前記［１］乃至［４］の何れか１つに記載の感圧センサ（１Ａ）。
【００４９】
［６］前記［１］乃至［５］の何れか１つに記載の感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）の製造方法であって、線状のスペーサ（５０）の周囲に複数の前記電極線（２０）及び前記介在物（３０）を螺旋状に巻き付ける工程と、前記スペーサ（５０）に巻き付けられた前記電極線（２０）及び前記介在物（３０）の周囲に材料を押し出して前記管状部材（１０）を形成する工程と、前記スペーサ（５０）を引き抜く工程と、を有する感圧センサ（１Ａ／１Ｂ）の製造方法。
【００５０】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００５１】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記した各部材の材料は一例として示すものであり、上記とは異なる材料を適宜用いることが可能である。また、電極線２０や介在物３０の本数も、上記第１及び第２の実施の形態に例示したものに限らず、必要に応じて適宜増減することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ，１Ｂ…感圧センサ
１０…管状部材
２０…電極線
２１〜２４…第１乃至第４の電極線
３０…介在物
３１〜３４…第１乃至第４の介在物
３ａ，３ｂ…介在物組
５０…スペーサ
Ｄ１，Ｄ２…直径
【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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