JP2003294549A - ケーブル状圧電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。また、抵抗を取り付ける際にプリント
基板を使用しても、圧電センサの外径よりプリント基板
が大きくなり、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。 【解決手段】 芯電極１と外側電極３の間に圧電センサ
の外径以下の大きさの抵抗体５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、実装用のゴ
ム部材の内孔に容易に圧電センサを挿入して取付が可能
となる。また、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を折り返して外側電極３に
接続した構成であり、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。

Description

【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、Ｒ
４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Ｖ
１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
の抵抗体として両端にリード線の付いた抵抗体を用いる
もので、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。

【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、Ｐ
ＶＤＦ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６
ａ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６
ａ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻野 弘之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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てなるケーブル状圧電センサ。
2. 【請求項２】 抵抗体は両端にリード線の付いた抵抗体
   である請求項１に記載のケーブル状圧電センサ。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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２〜５のいずれか１
    項に記載のケーブル状圧電センサ。
11. 【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２〜６のいずれか
    １項に記載のケーブル状圧電センサ。