特許ウォッチ

公開番号2025130750
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028008
出願日2024-02-28
発明の名称感圧導電体を利用した感圧センサ
出願人株式会社クラベ
代理人
主分類G01L 1/20 20060101AFI20250902BHJP(測定;試験)
要約【課題】センサ上に表皮が使用される場合において、表皮の巻き付けや係合による圧力と、把持又は接触による圧力を区別でき、把持又は接触による圧力にのみ電気抵抗変化を示すことのできる感圧センサを提供すること。
【解決手段】加圧により電気抵抗値が変化する感圧導電体と、感圧導電体の両面に設置した電極と、感圧導電体と電極の間に設置したスペーサーからなり、前記スペーサーに開口部を有する感圧センサ。曲面部に設置され、前記スペーサー開口部の最短幅Wが、曲率半径rとスペーサーの厚さtに対して次の関係である感圧センサ。
W<√(8rt+4t^2)
W:スペーサー開口部の最短幅(mm)
r:曲率半径(mm)
t:スペーサーの厚さ(mm)
車の内装、又はステアリングホイールに設置される感圧センサ。前記感圧導電体は、高分子材料からなるマトリクスに、チタン酸バリウム粉末と、金属粉末が混合されている感圧センサ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
加圧により電気抵抗値が変化する感圧導電体と、感圧導電体の両面に設置した電極と、感圧導電体と電極の間に設置したスペーサーからなり、
前記スペーサーに開口部を有する感圧センサ。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
曲面部に設置され、前記スペーサー開口部の最短幅Ｗが、曲率半径ｒとスペーサーの厚さｔに対して次の関係である請求項１記載の感圧センサ。
Ｗ＜√（８ｒｔ＋４ｔ＾２）
Ｗ：スペーサー開口部の最短幅（ｍｍ）
ｒ：曲率半径（ｍｍ）
ｔ：スペーサーの厚さ（ｍｍ）
【請求項３】
車の内装、又はステアリングホイールに設置される、請求項２記載の感圧センサ。
【請求項４】
前記感圧導電体は、高分子材料からなるマトリクスに、チタン酸バリウム粉末と、金属粉末が混合されている、請求項１～３何れか記載の感圧センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧によって電気抵抗値が変化する感圧導電体を用いた感圧センサに係り、特に、自動車のステアリングホイールなど、センサ上に表皮が巻かれて使用される場合において、表皮を感圧センサの外周に巻く際にセンサに生じる圧力にはセンサが電気抵抗変化を示さず、使用者の把持による圧力によってセンサが電気抵抗変化を示す把持センサ、及び、車の内装など、センサ上に表皮が係合されて使用される場合において、特に内装が平面ではない部分にセンサ及び表皮を設置することにより表皮からセンサが締め付けられて生じる圧力に対してはセンサが電気抵抗変化を示さず、使用者の接触による圧力によってセンサが電気抵抗の変化を示すことのできる接触センサに関係する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、感圧導電体として、シリコーンゴム等のマトリクス中に、グラファイト粒子、正特性サーミスタ粉末等の導電体粒子を分散させたものが知られている。これは、弾性体であるマトリクスが圧力により変形することで、分散された導電体粒子同士が接触し、抵抗値が低下して導通しするもので、圧力が緩和されると導電体粒子同士が元の状態に分離して非接触になり、抵抗値が上昇して電気絶縁状態に戻るものである。このような技術として、例えば、特許文献１等が挙げられる。また、参考となる技術として、例えば、特許文献２等が挙げられる。
【０００３】
また、本出願人はチタン酸バリウムと金属粒子を高分子マトリクス中に分散し、特に低圧の接触に対して大きな抵抗変化を示す感圧導電体およびその製造方法を既に提案している（特願２０２３－１８７４０７号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平９－２４５９３７公報：リケン
特許第６２２１８６３号公報：デンソー
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
感圧センサを自働車ステアリングホイールの把持センサとして用いる場合において、ステアリングホイールには最表面に表皮が巻かれるため、表皮を巻く際に生じる圧力と、把持による圧力を区別することが必要となる。すなわち、表皮による巻き圧力ではセンサが電気抵抗変化をせず、把持による圧力にのみセンサが電気抵抗変化を示すことが必要となる。また、ステアリングホイールに限らず、表皮を有する曲面部に感圧センサを用いる場合においても、表皮を係合していることにより生じる圧力が表皮から感圧センサへと常にかかっている。そのため、使用者の非接触時にかかっている表皮からの圧力に対してはセンサが電気抵抗変化をせず、使用者が接触時にかかる圧力にのみセンサが電気抵抗変化出力を示すことが必要となる。上記特許文献１～２に記載されたような感圧導電体では、圧力は検出できるが、表皮の巻き付けや係合による圧力であっても、把持又は接触による圧力であっても区別することができず、常にセンサが圧力に対して電気抵抗変化を示してしまうものであった。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、センサ上に表皮が使用される場合において、表皮の巻き付けや係合による圧力と、把持又は接触による圧力を区別でき、把持又は接触による圧力にのみ電気抵抗変化を示すことのできる感圧センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するべく、本発明による感圧センサは、加圧により電気抵抗値が変化する感圧導電体と、感圧導電体の両面に設置した電極と、感圧導電体と電極の間に設置したスペーサーからなり、前記スペーサーに開口部を有するものである。
また、曲面部に設置され、前記スペーサー開口部の最短幅Ｗが、曲率半径ｒとスペーサーの厚さｔに対して次の関係であることが考えられる。
Ｗ＜√（８ｒｔ＋４ｔ＾２）
Ｗ：スペーサー開口部の最短幅（ｍｍ）
ｒ：曲率半径（ｍｍ）
ｔ：スペーサーの厚さ（ｍｍ）
また、車の内装、又はステアリングホイールに設置されていることが考えられる。
また、前記感圧導電体は、高分子材料からなるマトリクスに、チタン酸バリウム粉末と、金属粉末が混合されていることが考えられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による感圧センサによれば、感圧導電体と電極の間にスペーサーを有している。使用者の非接触時には、スペーサーによって感圧導電体と電極は導通せず、使用者の接触時には、感圧導電体又は電極が撓むことにより導通する。また、使用者の接触圧によって電気抵抗変化を示す。そのため、常時かかっている表皮の巻き付けや係合による圧力を検出することなく、使用者の把持や接触による圧力を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明による感圧導電体を使用した感圧センサの構成を示す一部切欠平面図である。
本発明による感圧センサを使用した把持センサをステアリングホイールに設置した形態を示す断面図である。
本発明による感圧センサを使用した把持センサをステアリングホイール内に埋め込んだ様子を示す一部切欠斜視図である。
本発明による感圧センサを使用した接触センサの使用例を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本出願の実施例では、シリコーンからなるマトリクス中に金属粉末とチタン酸バリウム粉末が分散された、厚さ約０．２ｍｍの感圧導電体を使用している。また、スペーサーは絶縁性の物であれば何を用いても良く、実施例ではパンチングによる穿孔を行った厚さ０．０８ｍｍの紙片を使用している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許