WO2011065100A1 - 曲げセンサおよび変形形状測定方法 - Google Patents

曲げセンサおよび変形形状測定方法 Download PDF

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bending
bending sensor
deformation
electrodes
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勝 村山
知範 早川
長谷川　浩一
哲好 柴田
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    • H01C17/06573—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits or green body characterised by the permanent binder
    • H01C17/06586—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits or green body characterised by the permanent binder composed of organic material

Definitions

  • the present invention relates to a bending sensor capable of detecting bending deformation of a measurement object, and a deformation shape measuring method using the same.
  • a flexible sensor using an elastomer or a resin has been proposed as a means for detecting the deformation of a member or the magnitude of a load acting on the member.
  • the sensor includes a sensor body in which a conductive filler is blended in an elastomer or a resin.
  • the sensor main body disclosed in Patent Documents 1 and 2 is formed by blending a spherical conductive filler at a high filling rate in an elastomer or a resin. For this reason, a three-dimensional conductive path is formed in the sensor body by contact between the conductive fillers in a state where no load is applied (hereinafter referred to as “no-load state” as appropriate). Therefore, the sensor body has high conductivity in a no-load state.
  • FIG. 17 shows an enlarged schematic view of the vicinity of a part of the conductive filler in the sensor body.
  • 17A shows a no-load state before bending deformation
  • FIG. 17B shows a state immediately after bending deformation
  • FIG. 17C shows a state further after immediately after bending deformation.
  • the sensor body 900 includes a matrix resin 901 and a conductive filler 902.
  • a conductive path P1 is formed by contact between the conductive fillers 902.
  • the sensor main body 900 starts bending deformation.
  • the matrix resin 901 is stretched in the left-right direction in the figure as shown in FIG.
  • the conductive fillers 902 repel each other, and the contact state of the conductive fillers 902 changes.
  • the matrix resin 901 is further expanded as shown in FIG.
  • the contact between the conductive fillers 902 is cut off, and the conductive path P1 is cut.
  • the electrical resistance increases.
  • the sensor body 900 is restored to the original state (the state shown in FIG. 17A) by the elastic restoring force of the matrix resin 901.
  • the conductive path collapses due to the elastic deformation of the base material (elastomer or resin), and the electrical resistance increases. That is, the sensors of Patent Documents 1 and 2 detect deformation by using an increase in electrical resistance in the elastic region of the base material.
  • the base material it takes time for the base material to elastically deform after the strain is input. For this reason, if an attempt is made to detect bending deformation in the elastic region of the base material, the response is delayed by the time required for the elastic deformation of the base material. Therefore, the detection accuracy is lowered.
  • the elastic deformation speed of the base material is affected by the strain input speed and the ambient temperature. For this reason, the strain input speed and the ambient temperature also contribute to a decrease in detection accuracy.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a bending sensor that is less dependent on the input speed of distortion and hardly causes a response delay. It is another object of the present invention to provide a deformed shape measuring method capable of accurately measuring the shape of a measurement object at the time of bending deformation using the bending sensor.
  • the bending sensor of the present invention has a base material, a matrix resin, and a conductive filler filled in the matrix resin with a filling rate of 30 vol% or more.
  • a bending sensor comprising a film and a plurality of electrodes connected to the sensor body and capable of outputting electrical resistance, wherein the sensor body is cracked in advance in a direction to cut the conductive path when bent. Is formed.
  • the conductive filler is filled in the matrix resin at a filling rate of 30 vol% or more.
  • the filling rate of the conductive filler is a value when the volume of the sensor main body is 100 vol%. Since the filling rate of the conductive filler is high, a three-dimensional conductive path is formed in the sensor body by contact between the conductive fillers. That is, the sensor body has high conductivity in a no-load state, and the electrical resistance increases as the deformation amount increases.
  • FIG. 1 shows an enlarged schematic view of the vicinity of a part of a crack in the sensor body.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the bending sensor of the present invention.
  • FIG. 1 does not limit the present invention in any way, for example, the shape of a crack, the extending direction of a crack, the shape of a conductive filler, the shape of a conductive path, the extending direction of a conductive path, and the like.
  • (a) shows a no-load state before bending deformation
  • (b) shows a state after bending deformation.
  • the sensor body 800 includes a matrix resin 801, a conductive filler 802, and a crack 803.
  • a conductive path P is formed in the sensor body 800 by contact between the conductive fillers 802.
  • the crack 803 is formed in a direction intersecting the left-right direction (extension direction) in the drawing.
  • the conductive path is cut without waiting for elastic deformation of the matrix resin (however, the bending sensor of the present invention This does not exclude the case where the conductive path is cut by elastic deformation of the matrix resin.) Therefore, response delay is unlikely to occur.
  • the conductive path is cut mainly by the opening of the crack, the accuracy is small even when compared with the case where the conductive path is cut only depending on the elastic deformation of the matrix resin (see FIG. 17). It can be detected well.
  • the elastic deformation speed of the matrix resin is affected by the ambient temperature.
  • the conductive path of the bending sensor of the present invention is cut mainly by the opening of the crack. For this reason, the dependence of the response speed on the ambient temperature is small compared to the case where the conductive path is cut only depending on the elastic deformation of the matrix resin (see FIG. 17).
  • the dependence of the response speed on the strain input speed is small.
  • the sensor body is covered with a cover film.
  • the cover film is elastically deformable. Therefore, when unloaded after bending deformation, the sensor body is easily restored to its original shape, aided by the elastic restoring force of the cover film. In addition, an open crack can easily return to its original state.
  • the sensor body is arranged on the surface of the base material.
  • Patent Documents 3 to 5 disclose conductive inks whose electrical resistance increases by opening and closing cracks.
  • any conductive ink cracks are generated during bending deformation. In other words, no cracks are formed before the conductive ink is used.
  • the disclosed conductive ink is different from the sensor body of the present invention. That is, when a new crack is formed during bending deformation, the sensitivity of the bending sensor changes. For this reason, in this invention, the crack is formed previously at the time of manufacture of a sensor main body, and formation of the new crack at the time of bending deformation is suppressed.
  • the conductive filler may have an average particle size of 0.05 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the particle size of the conductive filler When the particle size of the conductive filler is small, the reinforcing effect on the matrix resin is increased. For this reason, it is difficult to form a crack. Further, since the breaking strain of the sensor body (strain when a crack occurs in the sensor body) increases, the increase in electrical resistance is more likely to depend on the elastic deformation of the sensor body than the opening of the crack. Moreover, when manufacturing the sensor body, it is difficult to paint the sensor material including the matrix resin and the conductive filler. From such a viewpoint, it is desirable that the average particle diameter of the conductive filler is 0.05 ⁇ m or more. By doing so, it becomes easy to form a crack along the interface of the conductive filler.
  • the average particle diameter of the conductive filler is more preferably 0.5 ⁇ m or more, and further preferably 1 ⁇ m or more.
  • the average particle diameter of the conductive filler is more preferably 30 ⁇ m or less, and further preferably 10 ⁇ m or less.
  • the particle diameter (D50) from which an integrated weight will be 50% in the cumulative particle size curve of an electroconductive filler is employ adopted.
  • the conductive filler is preferably made of spherical carbon.
  • the conductive filler By making the shape of the conductive filler spherical, the conductive filler can be blended in the matrix resin in a state close to closest packing. Thereby, a three-dimensional conductive path is easily formed, and desired conductivity is easily developed. In addition, the contact state of the conductive filler tends to change with respect to the elastic deformation of the sensor body. For this reason, the change in electrical resistance is large. Further, as the spherical carbon, those having few surface functional groups are desirable. If there are few functional groups on the surface, breakage tends to occur at the interface with the matrix resin, and cracks are likely to form in the sensor body.
  • the cracks are within the unit sections.
  • the sensitivity of the bending sensor varies depending on the density of cracks formed in the sensor body (the number of cracks per unit length in the arrangement direction of the plurality of electrodes).
  • the reason why the length of the unit section is 2 mm or less is that when it exceeds 2 mm, the density of cracks is reduced and the sensitivity of the bending sensor is lowered. In other words, it is difficult to achieve a desired sensitivity. More preferably, the length of the unit section is 1 mm or less. This further improves the sensitivity of the bending sensor.
  • FIG. 2 is a schematic graph showing the relationship between the amount of strain of the sensor body and the electrical resistance. However, FIG. 2 does not limit this configuration at all. As shown in FIG. 2, the amount of distortion increases as the sensor body is bent. As the amount of strain increases, the electrical resistance also increases.
  • the electrical resistance rises in a substantially quadratic curve with respect to the strain amount. For this reason, as shown by a point X1 in the figure, the responsiveness of the electrical resistance to the strain amount at the beginning of the bending deformation is lowered.
  • the region indicated by the arrow Y1 is estimated as the elastic region of the sensor body.
  • the electrical resistance rises substantially linearly with respect to the strain amount.
  • the responsiveness of the electrical resistance to the strain amount is higher than that of the point X1.
  • region shown by arrow Y2 is an area
  • the region above the breaking strain of the sensor body is used (when only the region above the breaking strain is used, and the elastic region). And the region where the strain equal to or greater than the breaking strain is used together), the change in electrical resistance when the same strain amount is input becomes larger. For this reason, the sensitivity of the bending sensor is improved. In addition, since the electrical resistance rises substantially linearly with respect to the strain amount, the strain amount can be easily calculated from the electrical resistance.
  • the total strain amount at the time of bending deformation of the sensor body is the sum of the strain amount input in advance and the strain amount accompanying the bending deformation. That is, the total strain amount of the sensor main body is larger than the case of only the strain amount accompanying the bending deformation.
  • the plurality of electrodes are preferably formed by printing a conductive paint on the substrate.
  • the bending sensor of the present invention can be configured by arranging a sensor body or the like on the surface of a flexible printed wiring board (FPC) or the like.
  • the conductive pattern on the FPC is formed by etching a metal foil. According to the etching of the metal foil, the electrodes and wiring can be formed with fine lines and a narrow pitch. Therefore, when the FPC is used, the bending sensor of the present invention can be reduced in size.
  • FIG. 18 shows a schematic partial cross-sectional view of the sensor body when a crack is formed when an electrode is formed by etching.
  • the sensor main body 810 is disposed on the surface of the base material 811. Electrodes 812a to 812c are interposed between the sensor body 810 and the base material 811 at a predetermined interval.
  • the electrodes 812a to 812c are formed by etching a metal foil. Corner portions 813 exist at the ends of the electrodes 812a to 812c in the extending direction of the sensor body 810. Stress tends to concentrate on the corner 813. For this reason, the cracks 814 are concentrated around the electrodes 812a to 812c.
  • the electrode which consists of metal foil does not have sufficient adhesiveness with the sensor main body which uses resin as a binder. This is also a factor that concentrates cracks around the electrode.
  • the conductive paint is printed on the base material to form the electrode.
  • the ends of the electrodes formed by printing the conductive paint are not easily squared. For this reason, when a crack is formed in the sensor body, stress is less likely to concentrate on the end portion of the electrode.
  • the conductive paint uses a resin or an elastomer as a binder. For this reason, the electrode formed from the conductive paint has good adhesion to the sensor body. Therefore, according to this structure, a crack can be formed substantially uniformly over the whole sensor main body. Thereby, a stable sensor response can be obtained regardless of the measurement interval.
  • FIG. 19 shows a partial cross-sectional schematic view of the sensor main body at the time of crack formation when electrodes are formed by printing.
  • the sensor main body 810 is disposed on the surface of the base material 811. Electrodes 812a to 812c are interposed between the sensor body 810 and the base material 811 at a predetermined interval.
  • the electrodes 812a to 812c are formed by printing a conductive paint.
  • a curved chamfered portion 815 exists at the ends of the electrodes 812a to 812c in the extending direction of the sensor body 810. Stress is less likely to concentrate on the chamfered portion 815. For this reason, the cracks 814 are formed substantially uniformly over the entire sensor body 11.
  • the conductive paint may have a binder made of resin or elastomer and a conductive material.
  • a conductive material for example, metal powder such as silver, gold, copper, and nickel, carbon powder having conductivity, coated particles whose particle surfaces are coated with metal, and the like may be used.
  • the end line in the extending direction of the sensor body in the surface shape of the electrode should have a curved portion.
  • the number of electrodes should be increased to set the measurement section more finely. Is desirable. In this case, the number of wirings connected to each electrode also increases. According to this configuration, the wiring pattern can be formed with a fine line and a narrow pitch. Therefore, it is suitable for downsizing the bending sensor.
  • the substrate further includes a strain adjustment plate disposed on the back surface of the base material, and an adhesive layer that bonds the strain adjustment plate and the base material.
  • the material, the strain adjustment plate, and the adhesive layer all have a glass-rubber transition region in which the storage elastic modulus transitions, a lower limit temperature of a temperature range in which the bending sensor is used ⁇ 10 ° C., or an upper limit temperature. It is good to set it as the structure which consists of material in the temperature side higher than +10 degreeC.
  • the same effect as that obtained by increasing the thickness of the base material can be obtained by disposing the strain adjustment plate on the back surface of the base material. That is, when a strain adjusting plate is laminated on a base material, strain due to bending deformation is expanded. Thereby, the sensitivity of a bending sensor can be improved. Further, the sensor response can be optimized by adjusting the thickness of the strain adjustment plate.
  • the strain adjustment plate is affixed to the substrate via an adhesive layer.
  • the adhesive layer is too soft compared to the strain adjustment plate, the bending deformation transmitted through the strain adjustment plate is relaxed by the adhesive layer. This makes it difficult for bending deformation to be transmitted to the sensor body accurately and quickly. As a result, the detection accuracy of bending deformation is lowered and a response delay occurs.
  • the glass-rubber transition region in which the storage elastic modulus transitions for all of the base material, the strain adjusting plate, and the adhesive layer is lower than the lower limit temperature of ⁇ 10 ° C. in the temperature range in which the bending sensor is used.
  • it is made of a material on the higher temperature side than the upper limit temperature + 10 ° C.
  • FIG. 20 shows an example of a change in storage elastic modulus with respect to temperature.
  • the storage elastic modulus of a polymer material such as a resin changes rapidly in a certain temperature range.
  • a region (A) having a large storage elastic modulus is referred to as a glass state
  • a region (B) having a small storage elastic modulus is referred to as a rubber state. That is, the polymer material changes from a glass state to a rubber state as the temperature increases.
  • T1 be the temperature at which the storage elastic modulus graph starts to dissociate from the extrapolation line a of the storage elastic modulus in the region (A) when the temperature is increased.
  • the temperature is further increased, and the temperature at which the storage elastic modulus graph starts to coincide with the extrapolation line b of the storage elastic modulus in the region (B) is defined as T2.
  • a temperature range from T1 to T2 (indicated by hatching in the figure) is defined as a glass-rubber transition region.
  • the value measured by the following measuring method according to JIS K7244-1 (1998) and JIS K7244-4 (1999) is adopted as the storage elastic modulus. That is, first, a strip-shaped test piece having a width of 5 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 1 mm was produced. Next, the storage elastic modulus at ⁇ 70 to 120 ° C. was measured using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (“Rheogel-E4000F” manufactured by UBM Co., Ltd.). The measurement was performed in a tensile mode, a temperature increase rate of 3 ° C./min, and a frequency of 1 Hz.
  • a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (“Rheogel-E4000F” manufactured by UBM Co., Ltd.
  • the temperature range where the bending sensor is used is set to 20 to 25 ° C.
  • the base material, the strain adjusting plate, and the adhesive layer have a glass-rubber transition region at a lower limit temperature of ⁇ 10 ° C., that is, a lower temperature side than 10 ° C., or an upper limit temperature of + 10 ° C., ie, a higher temperature side than 35 ° C. Composed of any of the materials.
  • what is necessary is just to set the range of +/- 10 degreeC on the basis of the temperature, when the temperature which uses a bending sensor does not have a range like 20 degreeC, for example.
  • the hardness state of the base material, the strain adjustment plate, and the adhesive layer is unified in the temperature range in which the bending sensor is used. Further, in the temperature range in which the bending sensor is used, the state does not change such as glass state ⁇ rubber state or rubber state ⁇ glass state. For example, in the case of bending deformation at high speed, the same behavior as when the use temperature is shifted to the low temperature side is obtained. However, according to this configuration, the temperature range is set with a margin of ⁇ 10 ° C. from the lower and upper limits of the operating temperature. Therefore, even if it is bent at a high speed, the glass-rubber transition region is not included in the range of the operating temperature.
  • the base material, the strain adjustment plate, and the adhesive layer are all hard materials in a glass state Can be configured. Thereby, the bending deformation is quickly transmitted to the sensor body. Therefore, response delay is unlikely to occur.
  • the direction in which the two electrodes are arranged is a juxtaposed direction, and the direction perpendicular to the juxtaposed direction is an orthogonal direction. It is preferable to have a configuration including a plurality of detection units extending in the juxtaposed direction and arranged in the orthogonal direction.
  • the sensor body with this configuration includes a plurality of detection units.
  • Each of the plurality of detection units extends in the juxtaposition direction.
  • the plurality of detection units are arranged in a direction orthogonal to each other.
  • the plurality of detection units may be electrically connected in parallel between two adjacent electrodes.
  • the plurality of detection units may be electrically connected in series between two adjacent electrodes.
  • the crack may be formed by deforming a precursor of the sensor body along a mold surface of a crack forming mold.
  • the “sensor body precursor” means a sensor body that is completed.
  • the sensor body is formed by a printing method, it refers to a coating film.
  • the variation in electrical resistance depends on the crack density. That is, as the density of cracks increases, the locus of deformation of the sensor body becomes more stable. For this reason, variation in electrical resistance is reduced.
  • the sensitivity of the bending sensor also depends on the crack density. That is, as the density of cracks increases, the sensitivity of the bending sensor improves.
  • the crack is formed by deforming the sensor body along the mold surface of the crack forming mold.
  • FIG. 27 shows a cross-sectional view of the detection unit before crack formation.
  • FIG. 28 shows a cross-sectional view of the detection part after crack formation.
  • FIG. 27 and FIG. 28 are schematic diagrams for explaining the bending sensor of this configuration. 27 and 28 do not limit the present configuration in any way, for example, the detection portion, the shape of the base material, the shape of the crack forming mold, the shape of the mold surface, and the like.
  • the detection unit 21 is stacked on the upper surface of the base material 22. Both the detection part 21 and the base material 22 are exhibiting the flat form extended in the left-right direction. As shown in FIG. 28, the mold surface (outer peripheral surface) 230 of the crack forming mold 23 has a curved surface that swells upward. By pressing the lower surface 220 of the substrate 22 against the mold surface 230, a crack is formed in the detection unit 21.
  • the minimum value Lmin of the distance L is determined by the thickness d of the detection unit 21 and the orthogonal direction width b of the detection unit.
  • the sensor body includes a plurality of detection units.
  • Each of the plurality of detection units extends in the juxtaposition direction.
  • the plurality of detection units are arranged in a direction orthogonal to each other.
  • the deformation shape measuring method of the present invention includes a detection step of detecting bending deformation of the bending sensor having any one of the above configurations (1) to (14) for each measurement section divided by the electrodes, and detection
  • the partial shape calculation step of calculating the deformation shape of the measurement section from the calculated deformation data of the measurement section and the calculated deformation shape of the measurement section are connected to calculate the entire deformation shape of the bending sensor. And a shape calculation step.
  • the bending sensor is divided into a plurality of measuring sections, and the deformed shapes in the measuring sections are connected to measure the deformed shape of the entire bending sensor, that is, the deformed shape of the measurement object.
  • the deformed shape of the measuring object can be easily and dynamically measured using the bending sensor of the present invention.
  • the measurement section can be set more finely.
  • a bending sensor ie, a measurement object
  • each partial shape can be calculated.
  • the deformation shape of the bending sensor that is, the measurement object can be calculated with high accuracy.
  • (A) is the schematic diagram which expanded the part vicinity of the crack in a sensor main body of a no-load state before bending deformation.
  • (B) is the schematic diagram which expanded the crack vicinity in the sensor main body of the state after bending deformation. It is a schematic graph showing the relationship between the distortion amount of a sensor main body, and an electrical resistance.
  • It is a front view of the bending sensor of 1st embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is an enlarged view in the circle V of FIG.
  • It is a schematic diagram of the first half of the bending hardening process in the manufacturing method of the bending sensor of 1st embodiment. It is a schematic diagram of the latter half of the bending hardening process.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a deformed shape (estimated shape) of the sensor body calculated by the deformed shape measuring method of the first embodiment with respect to the deformed shape (actual shape) of the sensor body in the post-collision state illustrated in FIG. 9. It is sectional drawing seen from the downward direction of the bending sensor of 2nd embodiment in an attachment state. It is a schematic diagram of a collision experiment apparatus. It is a graph which shows a time-dependent change of the response of the sensor of an example.
  • A is the schematic diagram which expanded the one part vicinity of the conductive filler in a sensor main body of a no-load state before bending deformation.
  • B is the schematic diagram which expanded the one part vicinity of the conductive filler in a sensor main body in the state immediately after bending deformation.
  • C is the schematic diagram which expanded the one part vicinity of the conductive filler in a sensor main body in the state further after immediately after bending deformation.
  • FIG. 30 is a sectional view taken along line XXX-XXX in FIG. 29. It is a front view of the bending sensor of 6th embodiment. It is a graph which shows the relationship between the number of strip
  • Bending sensor 10 Base material 11: Sensor body 12a to 12i: Electrodes 13a to 13i: Wiring 14: Cover film 15: Connector 16: Strain adjusting plate 17: Adhesive layer 100: Front surface 110: Coating film 120a, 120b: Curve Section 20: Mold 200: Inner peripheral surface 21: Detection section 22: Base material 23: Crack forming mold 220: Lower surface 230: Mold surface 3: Bending sensor 30 to 34: Sensor body 5: Collision experiment device 50: Striker 51: Elastic body 52: Insulating sheet 6: Bending sensor 60: Base material 61: Sensor main body 63a, 63b: Electrode 64: Cover film 7: Bending sensor 70: Base material 71: Sensor main body 72a, 72b: Electrode 73a, 73b: Wiring 74: Connector 75: Cover films 710 to 714: Detection unit 800: Sensor body 801: Matrix resin 802 Conductive filler 803: Crack 810: Sensor body 811: Base material 812a to 812
  • FIG. 3 shows a front view of the bending sensor.
  • FIG. 4 shows a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 shows an enlarged view in the circle V of FIG.
  • FIG. 3 shows the cover film with the right half removed.
  • the bending sensor 1 includes a base material 10, a sensor body 11, electrodes 12 a to 12 i, wires 13 a to 13 i, and a cover film 14.
  • the substrate 10 is made of polyimide and has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the film thickness of the base material 10 is about 300 ⁇ m.
  • a connector 15 is disposed at the right end of the substrate 10.
  • the sensor body 11 has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the film thickness of the sensor body 11 is about 100 ⁇ m.
  • the sensor body 11 is fixed to the surface (rear surface) of the base material 10. A strain is input in advance to the sensor body 11.
  • the sensor body 11 is formed by blending carbon beads (conductive filler) with epoxy resin (matrix resin).
  • the filling rate of the carbon beads is about 45 vol% when the volume of the sensor body 11 is 100 vol%.
  • a large number of cracks C ⁇ b> 1 are formed in the sensor body 11 in advance.
  • the crack C1 is arranged so as to extend in the direction intersecting with the arrangement direction (left-right direction) of the electrodes 12a to 12i, that is, in the thickness direction (front-rear direction) of the sensor body 11.
  • About two cracks C ⁇ b> 1 are formed in the unit section U ⁇ b> 1 having a length of 2 mm that is continuous in the left-right direction of the sensor body 11.
  • the electrodes 12a to 12i are arranged so that the sensor body 11 is divided into eight parts in the left-right direction. Each of the electrodes 12a to 12i has a strip shape extending in the vertical direction. All of the electrodes 12a to 12i are interposed between the sensor body 11 and the base material 10. Further, measurement sections L1 to L8 are defined by a pair of adjacent electrodes (for example, electrode 12a and electrode 12b). The electrodes 12a to 12i and the connector 15 are connected by wirings 13a to 13i, respectively.
  • the cover film 14 is made of acrylic rubber and has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the cover film 14 covers the base material 10, the sensor body 11, and the wirings 13a to 13i from the rear.
  • the manufacturing method of the bending sensor 1 of this embodiment has a coating material preparation process, a printing process, a bending hardening process, an unloading process, and a cover film printing process.
  • sensor paint, electrode paint, wiring paint, connector paint, and cover film paint are prepared. That is, the sensor paint was prepared by using 100 parts by mass of an epoxy resin pre-curing resin (“Pernox (registered trademark) ME-562” manufactured by Nippon Pernox Co., Ltd .; liquid) and a curing agent (“Percure (registered trademark) HV- manufactured by the same company). 562 "; liquid” 150 mass parts and 300 mass parts of carbon beads (“Nika beads (registered trademark) ICB0520” manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., average particle diameter of about 5 m)) are mixed by blade stirring to prepare. “Dotite (registered trademark) FA-312” manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.
  • a cover film paint is prepared as follows. First, 100 parts by mass of an acrylic rubber polymer (“Nippol (registered trademark) AR51” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and 1 mass of stearic acid (“Lunac (registered trademark) S30” manufactured by Kao Corporation) as a vulcanization aid And 2.5 parts by mass of vulcanization accelerator zinc dimethyldithiocarbamate (“Noxeller (registered trademark) PZ” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and ferric dimethyldithiocarbamate (“Noxeller TTFE” manufactured by the same company) ) 0.5 part by mass is mixed with a roll kneader to prepare an elastomer composition. Next, the prepared elastomer composition is dissolved in 312 parts by mass of a printing solvent, ethylene glycol monobutyl ether
  • a paint other than the cover film paint is printed on the surface of the substrate 10 using a screen printer.
  • an electrode paint, a wiring paint, and a connector paint are sequentially printed on the surface of the substrate 10.
  • the base material 10 after coating printing is left in a drying furnace at about 140 ° C. for about 30 minutes to cure the coating film.
  • the electrodes 12a to 12i, the wirings 13a to 13i, and the connector 15 are formed.
  • the sensor paint is printed on the surface of the substrate 10 on which the electrodes 12a to 12i and the like are formed.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the first half of the bending hardening process.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the latter half of the process.
  • the base material 10 on which the coating film 110 of the sensor paint is formed is attached to the inner peripheral surface 200 of the C-shaped mold 20.
  • the front surface 100 of the substrate 10 is brought into contact with the inner peripheral surface 200 of the mold 20.
  • the mold 20 is placed in a drying furnace and held at about 140 ° C. for 1 hour to primarily cure the coating film 110.
  • the coating film 110 is secondarily cured by holding at about 170 ° C. for 2 hours.
  • the base material 10 is peeled from the mold 20 together with the cured coating film 110, and the base material 10 and the cured coating film 110 are changed from the curved state to the original planar state (see FIG. 6). Return to).
  • strain is input to the cured coating film 110 (sensor body 11) and a crack C1 is formed. In this way, the sensor body 11 is produced.
  • the cover film paint prepared in the paint preparation process is printed using a screen printer.
  • a cover film paint is printed so as to cover the surface of the substrate 10, the sensor body 11, and the wirings 13a to 13i.
  • the base material 10 after coating printing is left in a drying furnace at about 150 ° C. for about 30 minutes to cure the coating film. In this way, the cover film 14 is formed.
  • the bending sensor 1 is manufactured by the above process.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view (corresponding to the IV-IV cross section in FIG. 3) as viewed from below the bending sensor before the collision of the colliding object.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the bending sensor as viewed from below after the collision of the colliding object.
  • the bending sensor 1 is installed on the rear surface 90a of the bumper cover 90 of the automobile.
  • the base material 10 is stuck on the rear surface 90a.
  • the bumper cover 90 is deformed so as to sink backward.
  • the deformation of the bumper cover 90 is transmitted to the bending sensor 1. That is, the deformation of the bumper cover 90 is transmitted to the sensor main body 11 and the cover film 14 via the base material 10.
  • the sensor body 11 is curved together with the base material 10 and the cover film 14 into a C shape that opens forward.
  • the deformed shape measurement method of the present embodiment includes a detection step, a partial shape calculation step, and an overall shape calculation step.
  • the bending sensor 1 detects the bending deformation of the bumper cover 90 that is the measurement object for each of the measurement sections L1 to L8 divided by the electrodes 12a to 12i.
  • the amount of strain ⁇ is calculated from the deformation data (electric resistance value) for each of the measurement sections L1 to L8, using the relationship between the electric radius and the radius of curvature up to 10 back surfaces). Then, the curvature and the radius of curvature of each of the measurement sections L1 to L8 are calculated from the obtained strain amount ⁇ . That is, the deformed shape of each of the measurement sections L1 to L8 is calculated.
  • the deformed shape of the sensor body 11 is calculated by connecting the calculated deformed shapes of the measurement sections L1 to L8.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the deformed shape (estimated shape) of the sensor body calculated by the deformed shape measuring method of the present embodiment with respect to the deformed shape (actual shape) of the sensor body in the post-collision state shown in FIG. Indicates.
  • the deformed shapes of the measurement sections L1 to L8 are joined so that the end points a to i of the adjacent measurement sections L1 to L8 share a tangent line. In this way, the deformation shape of the entire sensor body 11 is calculated. That is, the deformation shape after the collision of the bumper cover 90 (specifically, the portion of the bumper cover 90 where the bending sensor 1 is disposed) is calculated.
  • the bending sensor 1 of the present embodiment the crack C1 is opened when the sensor body 11 is bent. Thereby, a conductive path is cut
  • the conductive path is cut mainly by the opening of the crack C1
  • a small distortion can be obtained as compared with the case where the conductive path is cut only depending on the elastic deformation of the matrix resin (see FIG. 17). It can be detected with high accuracy.
  • the elastic deformation speed of the matrix resin is affected by the ambient temperature.
  • the conductive path of the bending sensor 1 of the present embodiment is cut mainly by the opening of the crack C1. For this reason, the dependence of the response speed on the ambient temperature is small compared to the case where the conductive path is cut only depending on the elastic deformation of the matrix resin (see FIG. 17).
  • the dependence of the response speed on the strain input speed is small.
  • the sensor body 11 is covered with a cover film 14. Thereby, deterioration of the sensor main body 11 is suppressed. In addition, when unloaded after bending deformation, the sensor body 11 is easily restored to its original shape, assisted by the elastic restoring force of the cover film 14.
  • the average particle diameter of the carbon beads (conductive filler) filled in the epoxy resin (matrix resin) is relatively large. For this reason, the crack C1 is easy to be formed along the interface of the conductive filler. In addition, since the crack C1 is likely to open due to bending deformation, the breaking strain of the sensor body 11 can be reduced.
  • the conductive filler has a spherical shape. For this reason, a conductive filler can be mix
  • the coating film of the sensor paint is cured in a state where the sensor body 11 is bent in a direction opposite to the bending deformation to be detected.
  • distortion is input to the sensor body 11 in advance when it is attached to the bumper cover 90. Therefore, the total strain amount at the time of bending deformation of the sensor body 11 is the sum of the strain amount input in advance and the strain amount accompanying the bending deformation.
  • the detection region can be shifted to a region that is greater than or equal to the fracture strain of the sensor body 11, that is, a region where the relationship between the strain amount and the electrical resistance is approximately linear (see FIG. 2). reference). Therefore, according to the bending sensor 1 of this embodiment, a sensitivity improves. Moreover, it becomes easy to calculate the strain amount from the electrical resistance.
  • the deformed shape of the bumper cover 90 can be easily measured using the bending sensor 1. As described above, the bending sensor 1 is less likely to cause a response delay. Therefore, a time lag is unlikely to occur between the actual deformed shape of the bumper cover 90 and the calculated deformed shape. Moreover, the deformation shape of the bumper cover 90 can be accurately measured by using a region in which the relationship between the strain amount and the electrical resistance is substantially linear as the detection region of the bending sensor 1.
  • ⁇ Second embodiment> The difference between the bending sensor and the deformation measuring method of the present embodiment and the bending sensor and the deformation measuring method of the first embodiment are the number of sensor main bodies and how to attach the bending sensor to the measurement object. Therefore, only the differences will be described here.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view as seen from below the bending sensor in the mounted state.
  • the measuring object 91 is made of clay and has a semi-cylindrical shape.
  • the bending sensor 3 is attached to the outer peripheral curved surface 910 of the measurement object 91.
  • the longitudinal direction of the bending sensor 3 and the circumferential direction of the outer peripheral curved surface 910 substantially coincide with each other.
  • the bending sensor 3 includes a base material 10, five sensor bodies 30 to 34, and a cover film 14.
  • the bending sensor 3 is attached so that the base material 10 contacts the outer peripheral curved surface 910.
  • the base material 10 is attached to the outer peripheral curved surface 910.
  • the five sensor bodies 30 to 34 are arranged in series in the longitudinal direction of the bending sensor 3.
  • the configurations of the sensor bodies 30 to 34 are all the same as the configuration of the sensor body of the first embodiment.
  • Each of the sensor bodies 30 to 34 is a state in which the curved state (see FIG. 7) when the sensor paint is cured is returned to the original flat state (see FIG. 6), and further curved to the opposite side. It is arranged. That is, distortion is input to the sensor bodies 30 to 34 in advance. In addition, when the bending sensor 3 is attached, cracks formed in the sensor bodies 30 to 34 are open. For this reason, many of the conductive paths are in a disconnected state.
  • the sensor bodies 30 to 34 when the measurement object 91 is deformed so as to be expanded in the left-right direction and compressed in the front-rear direction, the sensor bodies 30 to 34 have a large radius of curvature as well as the outer peripheral curved surface 910 as shown by the broken line in FIG. Bend and deform in the direction That is, it bends and deforms so that it is close to a flat state. Then, the crack is closed, and the contact state between the conductive fillers is changed to restore the conductive path. As a result, the electrical resistance detected in each of the sensor main bodies 30 to 34 becomes smaller than the attachment state before bending deformation. Therefore, the bending deformation of the measuring object 91 can be detected from the output electric resistance value.
  • the strain amount is calculated from the deformation data (electrical resistance value) for each measurement section in the sensor main body 30 to 34 using the relationship between the strain amount and the electric resistance of the sensor main body 30 to 34 obtained in advance. . From the obtained distortion amount, the curvature and the radius of curvature of each measurement section are calculated. Then, the deformation shape of each measurement section is calculated.
  • the deformation shapes of the sensor bodies 30 to 34 in the measurement object 91 are calculated by connecting the calculated deformation shapes of the measurement sections. By connecting these deformed shapes, the deformed shape of the entire bending sensor 3, that is, the measurement object 91 is calculated.
  • the bending sensor 3 of the present embodiment has the same function and effect as the bending sensor of the first embodiment. Further, the bending sensor 3 of this embodiment has five sensor bodies 30 to 34 arranged in series. For this reason, it is suitable for detecting the bending deformation of the elongated measuring object 91.
  • ⁇ Third embodiment> The difference between the bending sensor and the deformation measuring method of the present embodiment and the bending sensor and the deformation measuring method of the first embodiment are the electrode shape, the configuration of the wiring, and the forming method. Therefore, only the differences will be described here.
  • FIG. 21 shows an enlarged view of the vicinity of the left end of the bending sensor of the present embodiment.
  • the cover film is omitted in FIG. FIG. 21 corresponds to FIG. Therefore, members corresponding to those in FIG.
  • the surface shapes of the electrodes 12a and 12b are elliptical.
  • the end lines of the electrodes 12a, 12b in the left-right direction (the extending direction of the sensor body 11) have curved portions 120a, 120b.
  • the electrodes 12 a and 12 b are interposed between the sensor body 11 and the base material 10.
  • the electrodes 12a and 12b are formed by screen-printing an electrode paint in which silver powder is blended in a resin on the substrate 10.
  • the electrode paint is included in the conductive paint in the present invention.
  • the wirings 13a and 13b connect the electrodes 12a and 12b and a connector (not shown), respectively.
  • the wirings 13a and 13b are formed by etching a copper foil previously attached to the surface (rear surface) of the base material 10 into a predetermined pattern.
  • the other electrodes 12c to 12i in the bending sensor of this embodiment are also formed in the same manner as the electrodes 12a and 12b.
  • the wirings 13c to 13i are formed in the same manner as the wirings 13a and 13b.
  • the bending sensor and the deformation measuring method of the present embodiment have the same functions and effects as those of the bending sensor and the deformation measuring method of the first embodiment with respect to the parts having the same configuration. Further, according to the bending sensor 1 of the present embodiment, the wirings 13a to 13i are formed by etching a copper foil. Therefore, the wirings 13a to 13i can be formed with fine lines and a narrow pitch. Thus, even if the number of electrodes 12a to 12i is large, the bending sensor 1 can be downsized.
  • the electrodes 12a to 12i are formed by printing electrode paint. Therefore, the ends of the electrodes 12a to 12i are not easily squared. In other words, chamfered portions exist on the end faces in the left-right direction of the electrodes 12a to 12i (see FIG. 19). It is difficult for stress to concentrate on the chamfered portion.
  • the electrode paint uses a resin as a binder. Therefore, the adhesion between the electrodes 12a to 12i and the sensor main body 11 is good.
  • the electrodes 12a to 12i have an elliptical shape. That is, the left and right end lines of the electrodes 12a and 12b have the curved portions 120a and 120b. For this reason, stress is difficult to concentrate.
  • ⁇ Fourth embodiment> The difference between the bending sensor and the deformation measuring method of the present embodiment and the bending sensor and the deformation measuring method of the first embodiment is that a strain adjusting plate is disposed on the front surface of the base material via an adhesive layer. Therefore, only the differences will be described here.
  • FIG. 22 shows a cross-sectional view in the left-right direction of the bending sensor of the present embodiment.
  • FIG. 22 corresponds to the IV-IV sectional view of FIG. 22, members corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the bending sensor 1 includes a base material 10, a sensor body 11, electrodes 12a to 12i, wiring, a cover film 14, a strain adjustment plate 16, and an adhesive layer 17. Yes.
  • the substrate 10, the sensor body 11, the electrodes 12a to 12i, the wiring, and the cover film 14 are the same as in the first embodiment.
  • the operating temperature of the bending sensor 1 is set to about 20 ° C.
  • the base material 10 is made of polyimide.
  • the glass-rubber transition region of the polyimide (base material 10) is 300 to 350 ° C. That is, the temperature is higher than 30 ° C. (bending sensor 1 operating temperature + 10 ° C.).
  • the strain adjusting plate 16 is made of glass cloth base epoxy resin (FR-4), and the glass-rubber transition region of the glass cloth base epoxy resin (strain adjusting plate 16) is 100 to 150 ° C. That is, it is on the higher temperature side than 30 ° C.
  • the strain adjustment plate 16 has a flat plate shape extending in the left-right direction.
  • the thickness of the strain adjustment plate 16 is about 0.5 mm.
  • the width (vertical length) of the strain adjustment plate 16 is substantially the same as the width of the substrate 10.
  • the strain adjustment plate 16 is disposed in front of the base material 10.
  • the strain adjustment plate 16 and the substrate 10 are bonded via an adhesive layer 17.
  • the adhesive layer 17 is made of an epoxy-based inelastic adhesive.
  • the glass-rubber transition region of the inelastic adhesive (adhesive layer 17) is 40 to 70 ° C. That is, it is on the higher temperature side than 30 ° C.
  • the thickness of the adhesive layer 17 is about 100 ⁇ m.
  • the bending sensor and the deformation measuring method of the present embodiment have the same functions and effects as those of the bending sensor and the deformation measuring method of the first embodiment with respect to the parts having the same configuration.
  • the base material 10, the strain adjusting plate 16, and the adhesive layer 17 are all materials whose glass-rubber transition region is on the higher temperature side than the operating temperature of the bending sensor 1 + 10 ° C. It is composed of For this reason, in the temperature range in which the bending sensor 1 is used, the base material 10, the strain adjustment plate 16, and the adhesive layer 17 are all in a glass state. Further, there is no state change from the glass state to the rubber state in the temperature range in which the bending sensor 1 is used.
  • the base material 10 etc. there is little possibility that the bending deformation is alleviated. That is, the bending deformation is accurately transmitted to the sensor body 11. As a result, the bending deformation detection accuracy is unlikely to decrease. Further, the base material 10 and the like are all made of a hard material in a glass state. For this reason, the bending deformation is promptly transmitted to the sensor body 11. Therefore, response delay is unlikely to occur.
  • ⁇ Fifth embodiment> The difference between the bending sensor of the present embodiment and the bending sensor of the first embodiment is that the number of electrodes is two, that a plurality of detectors are arranged between the electrodes, and a crack forming method. It is. Therefore, only the differences will be described here.
  • FIG. 29 shows a front view of the bending sensor of the present embodiment.
  • FIG. 30 is a sectional view taken along line XXX-XXX in FIG.
  • FIG. 29 shows the cover film removed.
  • the bending sensor 7 includes a base material 70, a sensor main body 71, electrodes 72 a and 72 b, wirings 73 a and 73 b, a connector 74, and a cover film 75. .
  • the base material 70 is made of polyimide and has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the left-right direction corresponds to the juxtaposition direction of the present invention.
  • the film thickness of the base material 70 is about 300 ⁇ m.
  • a connector 74 is disposed at the lower left end of the substrate 70.
  • the base material 70 is adhered to the rear surface of the bumper cover (not shown) as in the first embodiment.
  • the sensor main body 71 includes five detection units 710 to 714.
  • Each of the detection units 710 to 714 has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the detection units 710 to 714 are juxtaposed in the vertical direction.
  • the vertical direction corresponds to the orthogonal direction of the present invention.
  • the thickness of each of the detection units 710 to 714 is about 100 ⁇ m.
  • the detection units 710 to 714 are fixed to the surface (rear surface) of the base material 70.
  • the sensor body 71 is formed by blending carbon beads (conductive filler) with epoxy resin (matrix resin).
  • the filling rate of the carbon beads is about 45 vol% when the volume of the sensor main body 71 is 100 vol%.
  • a large number of cracks C1 are formed in the sensor body 71 in advance (see FIG. 5 above).
  • the crack C1 is disposed so as to extend in the direction intersecting the juxtaposition direction, that is, in the thickness direction (front-rear direction) of the sensor body 71.
  • About two cracks C ⁇ b> 1 are formed in the unit section U ⁇ b> 1 having a length of 2 mm that is continuous in the left-right direction of the sensor body 71.
  • the electrodes 72a and 72b each have a strip shape extending in the vertical direction.
  • the electrodes 72a and 72b are interposed between the base material 70 and the sensor main body 71, respectively.
  • the electrode 72 a is connected to the left end of the sensor main body 71.
  • the electrode 72 b is connected to the right end of the sensor main body 71.
  • the five detection units 710 to 714 are installed between the pair of left and right electrodes 72a and 72b.
  • the wiring 73a connects the electrode 72a and the connector 74.
  • the wiring 73b connects the electrode 72b and the connector 74.
  • An arithmetic device (not shown) is connected to the connector 74.
  • the cover film 75 is made of acrylic rubber and has a strip shape extending in the left-right direction.
  • the cover film 75 covers the base material 70, the sensor main body 71, the electrodes 72a and 72b, and the wirings 73a and 73b from the rear.
  • the cover film 75 has a thickness of about 20 ⁇ m.
  • the manufacturing method of the bending sensor 7 of this embodiment has a coating-material preparation process, a printing process, a hardening process, a crack formation process, and a cover film printing process.
  • sensor paint, electrode paint, wiring paint, connector paint, and cover film paint are prepared. About each coating material, it is the same as said 1st embodiment. Therefore, the description is omitted here.
  • a paint other than the cover film paint is printed on the surface of the substrate 70 using a screen printer.
  • an electrode paint, a wiring paint, and a connector paint are sequentially printed on the surface of the base material 70.
  • the base material 70 after printing the paint is allowed to stand in a drying furnace at about 140 ° C. for about 30 minutes to cure the coating film.
  • the electrodes 72a and 72b, the wirings 73a and 73b, and the connector 74 are formed.
  • the sensor paint is printed on the surface of the base material 70 on which the electrodes 72a, 72b and the like are formed.
  • the coating film is cured by heating the substrate 70 on which the sensor paint is printed.
  • the base material 70 on which the coating film of the sensor paint is formed is placed in a drying furnace and held at about 140 ° C. for 1 hour to primarily cure the coating film. Then, it hold
  • the coating film is included in the “sensor body precursor” of the present invention.
  • the mold surface of the crack forming mold has a curved surface.
  • the base material 70 has a flat plate shape.
  • the cover film paint prepared in the paint preparation process is printed using a screen printer.
  • a cover film paint is printed so as to cover the surfaces of the base material 70, the sensor main body 71, the electrodes 72a and 72b, and the wirings 73a and 73b.
  • the base material 70 after the paint printing is left in a drying furnace at about 150 ° C. for about 30 minutes to cure the coating film. In this way, the cover film 75 is formed.
  • the bending sensor 7 is manufactured by the above process.
  • the movement of the bending sensor 7 of this embodiment will be described.
  • the bumper cover 90 is deformed so as to be depressed backward.
  • the sensor main body 71 is curved so as to protrude rearward together with the base material 70 and the cover film 75.
  • the crack C1 in the sensor main body 71 is opened.
  • the conductive path is cut.
  • the conductive path is cut by changing the contact state between the conductive fillers. Thereby, the detected electrical resistance becomes larger than the state before the collision. Therefore, the bending deformation of the sensor main body 71, that is, the bumper cover 90, can be detected from the output electric resistance.
  • the bending sensor 7 of the present embodiment has the same function and effect as those of the bending sensor of the first embodiment with respect to the parts having the same configuration. Further, according to the bending sensor 7 of the present embodiment, the sensor main body 71 includes five detection units 710 to 714. Each of the detection units 710 to 714 extends in the left-right direction. The detection units 710 to 714 are arranged in the vertical direction. Therefore, as compared with a bending sensor having a single detection unit extending in the left-right direction, variation in electrical resistance can be reduced when the total area of the detection unit is equal.
  • the detection units 710 to 714 are electrically connected to each other in parallel between the electrode 72a and the electrode 72b.
  • the electrical resistances of any of the detection units 710 to 714 vary, variations in the sensor body 71 as a whole can be reduced. Therefore, variation in the combined electrical resistance R can be reduced.
  • the bending sensor 7 of the present embodiment since the detection units 710 to 714 are connected in parallel, the combined electrical resistance R is unlikely to increase even if the number of the detection units 710 to 714 is increased.
  • the sensor main body 71 includes five detection units 710 to 714.
  • Each of the five detection units 710 to 714 extends in the left-right direction.
  • the five detection units 710 to 714 are arranged in the vertical direction. Therefore, when compared with a bending sensor having a single detection unit extending in the left-right direction, the vertical width of the detection units 710 to 714 can be reduced when the total area of the detection units is the same. Therefore, the density of the crack C1 can be increased. That is, variation in electrical resistance can be reduced. Moreover, the sensitivity of the bending sensor 7 can be improved.
  • FIG. 31 shows a front view of the bending sensor of the present embodiment.
  • the cover film is removed and shown.
  • the electrode 72 a is disposed at the upper left corner of the base material 70.
  • the electrode 72 b is disposed at the lower right corner of the base material 70.
  • the sensor body 71 connects the electrodes 72a and 72b in a zigzag manner.
  • the sensor body 71 includes five detection units 710 to 714. Each of the detection units 710 to 714 has a strip shape extending in the left-right direction. The detection units 710 to 714 are juxtaposed in the vertical direction.
  • the right end of the detection unit 710 and the right end of the detection unit 711, the left end of the detection unit 711 and the left end of the detection unit 712, the right end of the detection unit 712 and the right end of the detection unit 713, the left end of the detection unit 713 and the left end of the detection unit 714 are respectively It is connected. That is, the detection units 710 to 714 are connected in series.
  • the bending sensor 7 of the present embodiment has the same operational effects as those of the bending sensor of the fifth embodiment with respect to the parts having the same configuration.
  • the detection units 710 to 714 are electrically connected to each other in series between the electrode 72a and the electrode 72b.
  • the five detection units 710 to 714 are connected in series as in one stroke. For this reason, even if the number of the detectors 710 to 714 is increased, it is not necessary to change the configuration of the connection portion between the sensor main body 71 and the electrodes 72a and 72b.
  • the coating film of the sensor paint is curved in the direction opposite to the detected bending deformation. Cured.
  • the degree of bending may be appropriately adjusted in consideration of the density and size of the cracks to be formed, the amount of strain input, and the like.
  • a bending process may be further added after the unloading process. That is, in the bending process, the sensor body that has been returned to the flat state after curing is further repeatedly bent and returned. Alternatively, the sensor body is bent in a direction opposite to the bending direction in the bending and hardening process. By doing so, cracks can be increased and dispersed in the matrix resin.
  • the method of forming a crack in the sensor body is not limited to the above embodiment.
  • unevenness may be formed in advance on the surface of the substrate, and sensor paint may be printed and cured on the uneven surface. If it carries out like this, a stress will concentrate on the corner
  • cracks are formed and strain is input to the sensor body.
  • the predistortion does not necessarily have to be input.
  • cover film synthetic rubber such as acrylic rubber or natural rubber can be used.
  • resin films such as a highly insulating polyethylene and a polyethylene terephthalate (PET) other than a polyimide, can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the sensitivity of the bending sensor can be adjusted by adjusting the thickness of the substrate. For example, when the thickness of the base material is increased, the amount of distortion of the sensor body during bending deformation increases. Thereby, the sensitivity of a bending sensor can be improved.
  • the number and arrangement of the electrodes are not limited to the above embodiment.
  • the measurement section can be divided more finely.
  • the shape of the measurement object can be measured by dividing it more finely.
  • the deformation shape of the entire measurement object can be calculated more accurately.
  • the shape of the electrode is not limited to the above embodiment. From the viewpoint of suppressing stress concentration at the end of the electrode during crack formation, it is desirable to form the electrode in a shape in which the end line in the extending direction of the sensor body has a curved portion.
  • FIG. 23 shows an example of the surface shape of the electrode. In FIG. 23, the left-right direction corresponds to the extending direction of the sensor body.
  • suitable electrode surface shapes include (a) a perfect circle, (b) an ellipse, (c) an oval (a shape in which a pair of opposing semicircles are connected by a straight line), and the like. Can be mentioned.
  • the electrodes are formed by printing, inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, screen printing, pad printing, lithography, or the like can be used in addition to screen printing.
  • a plurality of sensor main bodies are arranged on the surface of one base material, and all of the sensor main bodies are covered with one cover coat.
  • the matrix resin and the conductive filler constituting the sensor body are not limited to the above embodiment.
  • a thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used as the matrix resin.
  • the matrix resin is preferably selected in consideration of compatibility with the conductive filler described later.
  • examples of the thermosetting resin include epoxy resin, alkyd resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, and polyimide.
  • thermoplastic resin examples include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylonitrile-butadiene- Examples include styrene (ABS) resin, acrylic resin, polyamide (PA), polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polyphenylene oxide (PPO), polyethylene terephthalate (PET), and polybutylene terephthalate (PBT).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • PVAc polyvinyl acetate
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • ABS styrene
  • ABS styrene
  • PA polyamide
  • POM polyacetal
  • PC polycarbonate
  • PPO polyphenylene oxide
  • PET polyethylene terephthalate
  • the conductive filler is not particularly limited as long as it is conductive particles. Examples thereof include fine particles such as carbon materials and metals. Of these, one can be used alone, or two or more can be used in combination.
  • the aspect ratio of the conductive filler (ratio of long side to short side) is preferably in the range of 1 or more and 2 or less. When the aspect ratio is larger than 2, a one-dimensional conductive path is easily formed by contact between the conductive fillers. For this reason, it becomes difficult to obtain a desired change in electrical resistance during deformation. For example, from the viewpoint of bringing the filling state of the conductive filler in the matrix resin closer to the close-packed state, it is preferable to adopt spherical (true sphere or extremely close to true sphere) particles as the conductive filler.
  • the sensor body may contain various additives in addition to the matrix resin and the conductive filler.
  • the additive include an anti-aging agent, a plasticizer, a softener, and a colorant.
  • the sensor body can be manufactured, for example, by applying a sensor paint containing a matrix resin, a conductive filler, etc. to the substrate surface, and then drying and curing.
  • the conductive filler may be added to and mixed with the heat-melted thermoplastic resin, and then molded on the surface of the substrate.
  • various known methods can be employed as a method for applying the sensor paint. For example, in addition to printing methods such as inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, screen printing, pad printing, and lithography, dipping, spraying, bar coating, and the like can be given.
  • the strain adjustment plate is disposed on the front surface of the base material via the adhesive layer.
  • the material of the strain adjustment plate may be appropriately determined in consideration of the material of the base material, the use temperature of the bending sensor, and the glass-rubber transition region. Further, when the thickness of the strain adjustment plate is increased, the strain due to bending deformation can be increased. Therefore, the sensor response may be optimized by adjusting the thickness of the strain adjustment plate according to the assumed bending deformation.
  • the adhesive constituting the adhesive layer may be appropriately determined in consideration of the material of the base material and the strain adjusting plate, the use temperature of the bending sensor, and the glass-rubber transition region.
  • the number of sensor bodies (the number of arrangements of the detection units 710 to 714) is five.
  • the number of strips is not particularly limited. It may be 10, 20 or the like. As the number of strips increases, the variation in the combined electrical resistance can be reduced. Moreover, the greater the number of strips, the greater the density of cracks. Also in this respect, the variation in the combined electric resistance can be reduced. In addition, the sensitivity of the bending sensor can be improved.
  • the vertical width of the detection unit is reduced in order to increase the crack density.
  • the crack density may be increased by reducing the thickness in the front-rear direction of the detection unit, that is, the sensor body.
  • the density of cracks may be increased by reducing the radius of curvature of the mold surface 230 of the crack forming mold 23. In this way, a large number of cracks can be formed. For this reason, the density of cracks can be increased. Further, the density of cracks may be increased by reducing the thickness in the front-rear direction of the substrate.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of the collision test apparatus.
  • the collision experiment device 5 includes a striker 50, an elastic body 51, and an insulating sheet 52.
  • the elastic body 51 is made of urethane foam and has a rectangular parallelepiped shape.
  • the insulating sheet 52 is made of polyethylene and is disposed on the upper surface of the elastic body 51.
  • the bending sensor 6 includes a base material 60, a sensor body 61, a pair of electrodes 63a and 63b, and a cover film 64.
  • the configurations of the substrate 60, the sensor main body 61, and the cover film 64 are the same as those in the first embodiment.
  • the electrode 63 a is disposed at the left end of the sensor body 61, and the electrode 63 b is disposed at the right end of the sensor body 61.
  • the electrodes 63 a and 63 b are interposed between the sensor main body 61 and the base material 60.
  • the bending sensor 6 is disposed on the upper surface of the insulating sheet 52 so that the base material 60 is on the upper side. A collision experiment was performed by causing a semi-cylindrical striker 50 to collide with the bending sensor 6 from above.
  • FIG. 13 shows the change over time of the response of the sensor of the example (striker speed: 8.0 m / s).
  • shaft of FIG. 13 is the resistance increase rate computed by following Formula (1).
  • R 0 Initial electric resistance value before collision
  • R Electric resistance value after collision
  • FIG. 13 also shows the results of a conventional bending sensor (hereinafter referred to as “sensor of comparative example”).
  • the sensor of the comparative example includes a sensor body in which an epoxy resin is filled with carbon beads. No cracks are formed in the sensor body.
  • the electrical resistance suddenly increases immediately after the collision, and the response is completed about 6 milliseconds after the collision.
  • the increase in electrical resistance is slow, and the response is not yet completed after about 6 milliseconds after the collision. Further, the rate of increase in resistance is also small compared to the sensor of the example.
  • FIG. 14 shows the change over time in the response of the sensor of the example when the striker speed was changed.
  • Three types of striker speeds of 8.0 m / s, 4.0 m / s, and 2.0 m / s were used.
  • speed 2.0 m / s data is indicated by a thin line.
  • Four measurements were taken at each speed.
  • the static response means the maximum value of electric resistance obtained when the bending sensor 6 is slowly pressed from above by the striker 50 and the deformation is maintained.
  • ⁇ pre (%) Ls / Lc ⁇ 100 (2) [Ls: length in the longitudinal direction of the outermost surface of the sensor body at the time of bending hardening, Lc: length in the longitudinal direction of the center surface in the thickness direction of the substrate (constant)]
  • the bending experiment was performed by attaching a plurality of test pieces (sensor body + base material) having different pre-strain amounts of the sensor body to the bending member and bending the test body in a direction opposite to the direction in which the pre-strain was input. .
  • the pre-strain amount of the test piece was set to four types of 0%, 0.5%, 0.7%, and 0.9%.
  • the thickness of the base material was 0.5 mm.
  • the strain amount ⁇ bend input at the time of bending deformation is calculated by the following equation (3).
  • FIG. 15 shows the change in electrical resistance with respect to the total strain measured from each test piece.
  • the total strain amount is a value ( ⁇ pre + ⁇ bend ) obtained by adding the strain amount at the time of the bending experiment to the pre- strain amount.
  • the total distortion amount increases as the predistortion amount increases.
  • the electrical resistance has also increased. From the above, it was confirmed that a predetermined strain was input to the sensor body by heating and curing the sensor coating film in a curved state.
  • the rate of increase in resistance ( ⁇ R / R 0 ; R 0 is the initial electrical resistance value before bending deformation and R is the electrical resistance value during bending deformation with respect to the curvature (1 / r) during bending deformation. ) was plotted. Then, the relationship between the curvature and the rate of increase in resistance was approximated by a linear expression to determine the contribution rate (the square of the correlation coefficient).
  • FIG. 16 shows the contribution ratio to the predistortion amount.
  • the contribution ratio was extremely close to 1. Specifically, the contribution rate when the predistortion amount is 0% was 0.8523, whereas the contribution rate when the predistortion amount is 0.5% is 0.9975, and the predistortion amount is When 0.7%, the contribution ratio was 0.998, and when the pre-strain amount was 0.9%, the contribution ratio was 0.99845. That is, when the pre-strain amount is 0.5%, 0.7%, and 0.9%, the relationship between the curvature and the electrical resistance can be said to be substantially linear. Thus, by inputting a predetermined strain in the sensor body in advance, the detection area of the bending sensor can be shifted to an area where the relationship between the bending deformation and the sensor response is linear.
  • a bending sensor having the same configuration as that of the fourth embodiment was produced, and the strain amount with respect to bending deformation was measured by changing the thickness of the strain adjustment plate.
  • the thickness of the sensor body is about 80 ⁇ m
  • the thickness of the substrate is about 120 ⁇ m
  • the thickness of the adhesive layer is about 100 ⁇ m.
  • the thickness of the strain adjustment plate was two types of 200 ⁇ m and 900 ⁇ m.
  • FIG. 24 shows the measurement results of a bending sensor (base material + sensor body) without a strain adjustment plate and an adhesive layer.
  • L Longitudinal length of the outermost surface of the bending sensor at the time of bending deformation
  • L 0 Longitudinal length of the outermost surface of the bending sensor in the initial state (before bending deformation)
  • t Thickness of the bending sensor
  • r Radius of curvature from the center of curvature to the center axis of bending
  • the amount of distortion of the bending sensor having the strain adjusting plate increased compared to the bending sensor without the strain adjusting plate. Further, the thicker the strain adjustment plate, the greater the strain amount. As described above, when the strain adjustment plate is arranged, the strain due to the bending deformation can be enlarged. Further, by increasing the thickness of the strain adjustment plate, the amount of strain can be increased.
  • the adhesive layer was changed to produce a bending sensor having the same configuration as that of the fourth embodiment, and the responsiveness was evaluated. Evaluation of responsiveness was performed at about 20 ° C.
  • the adhesive layer two types of adhesives having different glass-rubber transition regions were used.
  • FIG. 25 shows the glass-rubber transition region of the adhesive used.
  • the glass-rubber transition region of the adhesive A is 40 to 70 ° C., which is higher than 30 ° C. (use temperature + 10 ° C.).
  • the glass-rubber transition region of the adhesive B is ⁇ 60 to 40 ° C. and includes the range of 20 ° C. ⁇ 10 ° C. of the use temperature.
  • the glass-rubber transition region of the base material and the strain adjusting plate is on the higher temperature side than 30 ° C.
  • the two bending sensors are referred to as a bending sensor A and a bending sensor B depending on the type of adhesive used.
  • the bending sensors A and B are both arranged on the upper surface of the insulating sheet so that the strain adjustment plate is on the upper side.
  • the striker speed was 8.0 m / s.
  • FIG. 26 shows the change over time of the sensor response.
  • shaft of FIG. 26 is the resistance increase rate computed by above-mentioned Formula (1).
  • the samples of Examples 1 to 3 are bending sensors in which detection units are connected in parallel as in the bending sensor of the fifth embodiment (see FIG. 29).
  • the samples of Examples 4 to 6 are bending sensors in which detection units are connected in series, similarly to the bending sensor of the sixth embodiment (see FIG. 31).
  • the sample of Reference Example 1 is a bending sensor having a single detection unit, similar to the bending sensor used in the previous collision experiment (see FIG. 12).
  • the total area of the detection portions of the samples of Examples 1 to 6 and Reference Example 1 is constant. Further, unless otherwise specified below, the arrangement, shape, and material of the constituent members of each sample are constant.
  • the configuration of each sample will be described with reference to FIGS. 12 and 29 to 31.
  • Example 1 The configuration of the sample of Example 1 is the same as the configuration of the bending sensor of the fifth embodiment.
  • the widths of the detection units 710 to 714 in the short direction are each 1 mm.
  • the total length in the longitudinal direction of the detection units 710 to 714 is 50 mm.
  • Example 2 The second embodiment is different from the first embodiment in that the detection units 710 to 714 are arranged in ten lines instead of five. Further, the widths of the detection units 710 to 714 in the lateral direction are different from each other in that the width is 0.5 mm instead of 1 mm. About the point other than these, it is the same.
  • Example 3 The third embodiment is different from the first embodiment in that the detection units 710 to 714 are arranged in 20 lines instead of 5 lines. Further, the widths of the detection units 710 to 714 in the lateral direction are different from each other in that the width is not 0.25 mm but 0.25 mm. About the point other than these, it is the same.
  • Example 4 The configuration of the sample of Example 4 is the same as the configuration of the bending sensor of the sixth embodiment.
  • the widths of the detection units 710 to 714 in the short direction are each 1 mm.
  • the total length in the longitudinal direction of the detection units 710 to 714 is 50 mm.
  • Example 5 The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that the detection units 710 to 714 are arranged in 10 lines instead of 5 lines. Further, the widths of the detection units 710 to 714 in the lateral direction are different from each other in that the width is 0.5 mm instead of 1 mm. About the point other than these, it is the same.
  • Example 6 The sixth embodiment is different from the fourth embodiment in that the detection units 710 to 714 are arranged in 20 lines instead of 5 lines. Further, the widths of the detection units 710 to 714 in the lateral direction are different from each other in that the width is not 0.25 mm but 0.25 mm. About the point other than these, it is the same.
  • Reference example 1 The configuration of the sample of Reference Example 1 is the same as that of the bending sensor 6 shown in FIG. That is, in Reference Example 1, a single detection unit (sensor body) 61 is arranged. The width in the short direction of the detection unit 61 is 5 mm.
  • FIG. 32 is a graph showing the relationship between the number of strips and the electrical resistance ratio when the detection units are connected in parallel.
  • FIG. 33 is a graph showing the relationship between the number of strips and the electrical resistance ratio when the detection units are connected in series.
  • FIG. 34 is a graph showing the relationship between the number of strips and the variation coefficient when the detection units are connected in parallel and when connected in series.
  • the average values, maximum values, and minimum values in Table 1, FIG. 32, and FIG. 33 are the electric resistance ratios (relative values) when the average value of the electric resistance of a single detection unit is 100%. is there.
  • the bending sensor and the deformed shape measuring method of the present invention are useful as means for estimating the transition of the deformed shape at the time of collision in various collision tests in addition to vehicle collision detection.

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Abstract

　歪みの入力速度に対する依存性が小さく、応答遅れが生じにくい曲げセンサを提供する。また、当該曲げセンサを用いた変形形状測定方法を提供する。　曲げセンサ（１）を、基材（１０）と、基材（１０）表面に配置され、マトリックス樹脂と、マトリックス樹脂中に３０ｖｏｌ％以上の充填率で充填されている導電性フィラーと、を有し、導電性フィラー同士の接触により三次元的な導電パスが形成され、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサ本体（１１）と、センサ本体（１１）を被覆するように配置され、弾性変形可能なカバーフィルム（１４）と、センサ本体（１１）に接続され、電気抵抗を出力可能な複数の電極（１２ａ～１２ｉ）と、を備えるように構成する。センサ本体（１１）には、曲げ変形した時に導電パスを切断する方向に、予めクラックを形成しておく。

Description

曲げセンサおよび変形形状測定方法
　本発明は、測定対象物の曲げ変形を検出可能な曲げセンサ、およびそれを用いた変形形状測定方法に関する。
　例えば、部材の変形や部材に作用する荷重の大きさを検出する手段として、エラストマーや樹脂を使用した柔軟なセンサが提案されている。当該センサは、エラストマーまたは樹脂中に、導電性フィラーが配合されたセンサ本体を備えている。例えば、特許文献１、２に開示されているセンサ本体は、エラストマーまたは樹脂中に、球状の導電性フィラーが高充填率で配合されてなる。このため、センサ本体には、荷重が印加されていない状態（以下、適宜「無荷重状態」と称す）で、導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成されている。したがって、センサ本体は、無荷重状態において高い導電性を有する。
　図１７に、センサ本体における、導電性フィラーの一部近傍を拡大した模式図を示す。図１７中、（ａ）は曲げ変形前の無荷重状態を、（ｂ）は曲げ変形直後の状態を、（ｃ）は曲げ変形直後よりもさらに後の状態を、各々示す。図１７（ａ）に示すように、センサ本体９００は、マトリックス樹脂９０１と導電性フィラー９０２とを有している。センサ本体９００には、導電性フィラー９０２同士の接触により、導電パスＰ１が形成されている。センサ本体９００に荷重が加わると、センサ本体９００が曲げ変形を開始する。曲げ変形の開始に伴い、図１７（ｂ）に示すように、マトリックス樹脂９０１が、図中、左右方向に伸張される。これにより、導電性フィラー９０２同士が反発し合い、導電性フィラー９０２の接触状態が変化する。センサ本体９００がさらに曲がると、図１７（ｃ）に示すように、マトリックス樹脂９０１はより大きく伸張される。すると、導電性フィラー９０２同士の接触が断絶されて、導電パスＰ１が切断される。その結果、電気抵抗が増加する。加わっていた荷重が除去されると、センサ本体９００は、マトリックス樹脂９０１の弾性復元力により、元の状態（図１７（ａ）の状態）に復元する。このように、特許文献１、２のセンサによると、センサ本体の電気抵抗の増加に基づいて、変形を検出することができる。
特開２００８－７０３２７号公報 特開２００９－１９８４８３号公報 特表２００３－５１０２１６号公報 米国特許第５，５８３，４７６号明細書 米国特許第５，０８６，７８５号明細書
　上述したように、特許文献１、２に開示されているセンサ本体によると、母材（エラストマーまたは樹脂）の弾性変形により導電パスが崩壊して、電気抵抗が増加する。つまり、特許文献１、２のセンサは、母材の弾性領域における電気抵抗の増加を利用して、変形を検出する。しかしながら、歪みが入力されてから母材が弾性変形するまでには、時間を要する。このため、母材の弾性領域において、曲げ変形を検出しようとすると、母材の弾性変形に要する時間だけ、応答が遅れてしまう。したがって、検出精度が低下してしまう。とりわけ、曲げ変形が高速の場合には、応答遅れが一層大きくなり、さらに検出精度が低下するおそれがある。また、母材の弾性変形の速度は、歪みの入力速度や雰囲気温度に影響される。このため、歪みの入力速度や雰囲気温度も、検出精度が低下する一因となる。
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、歪みの入力速度に対する依存性が小さく、応答遅れが生じにくい曲げセンサを提供することを課題とする。また、当該曲げセンサを用いて、測定対象物の曲げ変形時の形状を精度良く測定することができる変形形状測定方法を提供することを課題とする。
　（１）本発明の曲げセンサは、基材と、該基材表面に配置され、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に３０ｖｏｌ％以上の充填率で充填されている導電性フィラーと、を有し、該導電性フィラー同士の接触により三次元的な導電パスが形成され、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサ本体と、該センサ本体を被覆するように配置され、弾性変形可能なカバーフィルムと、該センサ本体に接続され、電気抵抗を出力可能な複数の電極と、を備える曲げセンサであって、前記センサ本体には、曲げ変形した時に前記導電パスを切断する方向に、予めクラックが形成されていることを特徴とする。
　本発明の曲げセンサを構成するセンサ本体において、導電性フィラーは、マトリックス樹脂中に３０ｖｏｌ％以上の充填率で充填されている。ここで、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の値である。導電性フィラーの充填率が高いため、センサ本体には、導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成されている。つまり、センサ本体は、無荷重状態で高い導電性を有すると共に、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。
　加えて、センサ本体には、予めクラックが形成されている。クラックは、曲げ変形した時に導電パスを切断する方向に、形成されている。図１に、センサ本体におけるクラックの一部近傍を拡大した模式図を示す。ただし、図１は、本発明の曲げセンサを説明するための模式図である。図１は、例えば、クラックの形状、クラックの延在方向、導電性フィラーの形状、導電パスの形状、導電パスの延在方向等、本発明を何等限定するものではない。図１中、（ａ）は曲げ変形前の無荷重状態を、（ｂ）は曲げ変形後の状態を、各々示す。
　図１（ａ）に示すように、センサ本体８００は、マトリックス樹脂８０１と導電性フィラー８０２とクラック８０３とを有している。センサ本体８００には、導電性フィラー８０２同士の接触により、導電パスＰが形成されている。クラック８０３は、図中、左右方向（伸張方向）と交差する方向に形成されている。センサ本体８００に荷重が加わると、センサ本体８００が曲げ変形を開始する。センサ本体８００が曲げ変形により左右方向に伸張されると、図１（ｂ）に示すように、クラック８０３が開口する。これにより、導電性フィラー８０２同士の接触が断絶されて、導電パスＰが切断される。その結果、電気抵抗が増加する。加わっていた荷重が除去されると、センサ本体８００は元の状態（図１（ａ）の状態）に復元する。これにより、クラック８０３も元の状態に戻る。
　このように、本発明の曲げセンサのセンサ本体では、曲げ変形により歪みが入力されると、マトリックス樹脂の弾性変形を待たずに、導電パスが切断される（ただし、本発明の曲げセンサは、マトリックス樹脂の弾性変形により導電パスが切断される場合を除外するものではない。）。したがって、応答遅れが生じにくい。
　また、主にクラックの開口により導電パスが切断されるため、マトリックス樹脂の弾性変形のみに依存して導電パスが切断される場合（前出図１７参照）と比較して、小さな歪みについても精度良く検出することができる。
　また、前述したように、マトリックス樹脂の弾性変形の速度は、雰囲気温度に影響される。この点、本発明の曲げセンサの導電パスは、主にクラックの開口により切断される。このため、マトリックス樹脂の弾性変形のみに依存して導電パスが切断される場合（前出図１７参照）と比較して、雰囲気温度に対する応答速度の依存性が小さい。並びに、後述する実施例から明らかなように、歪み入力速度に対する応答速度の依存性も小さい。
　また、センサ本体は、カバーフィルムにより被覆されている。これにより、センサ本体の劣化が抑制される。ここで、カバーフィルムは弾性変形可能である。よって、曲げ変形後に除荷されると、カバーフィルムの弾性復元力に助けられて、センサ本体が元の形状に復元しやすくなる。また、開いたクラックも元の状態に戻りやすくなる。
　また、センサ本体は、基材の表面に配置されている。基材の厚さを調整することにより、曲げセンサの感度を調整することができる。例えば、曲げ変形時の曲率中心が基材の裏側にある場合、基材の厚さを大きくすると、曲げ変形時におけるセンサ本体の歪み量が大きくなる。すなわち、基材とセンサ本体との合計厚さをｔ、曲げ変形時の曲率中心から基材裏面までの曲率半径をＲとすると、歪み量εはε＝ｔ／Ｒとなる。このため、基材の厚さを大きくすると、曲げ変形時におけるセンサ本体の歪み量が大きくなる。これにより、曲げセンサの感度を向上させることができる。
　なお、上記特許文献３～５には、クラックの開閉により電気抵抗が増加する導電インクが開示されている。しかしながら、いずれの導電インクにおいても、クラックは、曲げ変形時に発生している。言い換えると、導電インクを使用する前には、クラックは形成されていない。この点において、開示された導電インクは、本発明のセンサ本体とは異なる。すなわち、曲げ変形時に新たなクラックが形成されると、曲げセンサの感度が変化してしまう。このため、本発明においては、センサ本体の製造時に予めクラックを形成しておき、曲げ変形時における新たなクラックの形成を抑制している。
　（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である構成とする方がよい。
　導電性フィラーの粒子径が小さいと、マトリックス樹脂に対する補強効果が大きくなる。このため、クラックを形成しにくい。また、センサ本体の破断歪み（センサ本体にクラックが発生する際の歪み）が大きくなるため、電気抵抗の増加が、クラックの開口よりも、センサ本体の弾性変形に依存しやすくなる。また、センサ本体を製造する際に、マトリックス樹脂と導電性フィラーとを含むセンサ材料を塗料化しにくい。このような観点から、導電性フィラーの平均粒子径を、０．０５μｍ以上とすることが望ましい。こうすることで、導電性フィラーの界面に沿って、クラックを形成しやすくなる。また、導電性フィラーの界面でクラックが開口しやすくなり、センサ本体の破断歪みを小さくすることができる。導電性フィラーの平均粒子径を、０．５μｍ以上、さらには１μｍ以上とするとより好適である。
　一方、導電性フィラーの平均粒子径が１００μｍを超えると、無荷重状態における導電パスの数が少なくなると共に、曲げ変形に対して導電性フィラーの接触状態が変化しにくくなり、電気抵抗の変化が緩慢となる。また、センサ本体の厚さを薄くしにくくなる。導電性フィラーの平均粒子径を、３０μｍ以下、さらには１０μｍ以下とするとより好適である。なお、平均粒子径としては、導電性フィラーの累積粒度曲線において積算重量が５０％となる粒子径（Ｄ５０）を採用する。
　（３）好ましくは、上記（１）の構成において、前記導電性フィラーは、球状カーボンである構成とする方がよい。
　導電性フィラーの形状を球状とすることにより、導電性フィラーを、マトリックス樹脂中に、最密充填に近い状態で配合することができる。これにより、三次元的な導電パスが形成されやすくなり、所望の導電性が発現しやすくなる。また、センサ本体の弾性変形に対して、導電性フィラーの接触状態が変化しやすい。このため、電気抵抗の変化が大きい。また、球状カーボンとしては、表面の官能基が少ないものが望ましい。表面の官能基が少ないと、マトリックス樹脂との界面で破壊が生じやすく、センサ本体にクラックを形成しやすい。
　（４）好ましくは、上記（１）の構成において、前記センサ本体において、複数の前記電極の配置方向に連なる長さ２ｍｍ以下の単位区間を複数区画した場合に、前記クラックは、該単位区間内に、少なくとも一つ形成されている構成とする方がよい。
　曲げセンサの感度は、センサ本体に形成されたクラックの密度（複数の電極の配置方向における単位長さあたりのクラック本数）により変化する。単位区間の長さを２ｍｍ以下としたのは、２ｍｍを超えると、クラックの密度が小さくなり、曲げセンサの感度が低下するからである。言い換えると、所望の感度を実現しにくくなるからである。より好ましくは、単位区間の長さを１ｍｍ以下とする方がよい。こうすると、さらに曲げセンサの感度が向上する。
　（５）好ましくは、上記（１）の構成において、前記センサ本体には、予め歪みが入力されている構成とする方がよい。
　センサ本体を曲げると、曲げ変形の初期段階においては弾性領域が、その後の段階においては破断歪み以上の領域が、出現する。前出特許文献１、２のセンサは、弾性領域だけを利用して、変形を検出している。
　図２に、センサ本体の歪み量と電気抵抗との関係を表す模式グラフを示す。ただし、図２は、本構成を何等限定するものではない。図２に示すように、センサ本体を曲げるのに従って、歪み量は大きくなる。歪み量が大きくなると、電気抵抗も大きくなる。
　ここで、図中、矢印Ｙ１で示すように、曲げ変形の初期段階においては、歪み量に対して電気抵抗が、略二次曲線的に上昇する。このため、図中、点Ｘ１で示すように、曲げ変形当初の、歪み量に対する電気抵抗の応答性が、低くなる。なお、矢印Ｙ１で示す領域は、センサ本体の弾性領域と推定される。
　また、図中、矢印Ｙ２で示すように、曲げ変形の初期段階後の段階においては、歪み量に対して電気抵抗が、略線形的に上昇する。また、図中、点Ｘ２で示すように、点Ｘ１と比較して、歪み量に対する電気抵抗の応答性が、高くなる。なお、矢印Ｙ２で示す領域は、センサ本体の弾性領域を超えた、破断歪み以上の領域であると推定される。
　よって、曲げ変形の検出領域としてセンサ本体の弾性領域だけを利用する場合と比較して、センサ本体の破断歪み以上の領域を利用する場合（破断歪み以上の領域だけを利用する場合、および弾性領域と破断歪み以上の領域とを併用する場合を含む）の方が、同じ歪み量が入力された場合の電気抵抗の変化が大きくなる。このため、曲げセンサの感度が向上する。また、歪み量に対して電気抵抗が略線形的に上昇するため、電気抵抗から歪み量を算出しやすくなる。
　この点、本構成によると、センサ本体に予め歪みが入力されている。このため、センサ本体の曲げ変形時の総歪み量は、予め入力されている歪み量と、曲げ変形に伴う歪み量と、の和になる。つまり、センサ本体の総歪み量は、曲げ変形に伴う歪み量のみの場合と比較して、大きくなる。これにより、検出領域として、センサ本体の破断歪み以上の領域を用いやすくなる。すなわち、検出領域を、歪み量と電気抵抗との関係が線形な領域へ、ずらしやすくなる（歪みオフセット）。したがって、本構成によると、曲げセンサの感度が向上する。また、電気抵抗から、歪み量、ひいては曲げ変形時のセンサ本体の形状等を、算出しやすくなる。
　（６）好ましくは、上記（１）の構成において、複数の前記電極は、導電塗料を前記基材に印刷して形成されている構成とする方がよい。
　例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等の表面にセンサ本体等を配置して、本発明の曲げセンサを構成することができる。ＦＰＣ上の導電パターンは、金属箔のエッチングにより形成されている。金属箔のエッチングによると、電極や配線を、細線かつ挟ピッチで形成することができる。したがって、ＦＰＣを用いると、本発明の曲げセンサを小型化することができる。
　しかしながら、電極を、金属箔のエッチングにより形成すると、電極の端部が角張りやすい。このため、センサ本体を湾曲させて硬化した後、元の状態に戻すことによりクラックを形成する場合、予め形成されている電極の端部に応力が集中しやすい。これにより、クラックが電極周辺に集中して形成されるおそれがある。つまり、センサ本体におけるクラックの分布に、ばらつきが生じるおそれがある。図１８に、エッチングにより電極を形成した場合における、クラック形成時のセンサ本体の一部断面模式図を示す。
　図１８に示すように、センサ本体８１０は、基材８１１の表面に配置されている。センサ本体８１０と基材８１１との間には、所定の間隔で電極８１２ａ～８１２ｃが介装されている。電極８１２ａ～８１２ｃは、金属箔をエッチングして形成されている。電極８１２ａ～８１２ｃの、センサ本体８１０の延在方向の端部には、角部８１３が存在する。角部８１３には、応力が集中しやすい。このため、クラック８１４は、電極８１２ａ～８１２ｃの周辺に集中して形成されている。
　このように、クラックの分布にばらつきがあると、電極で区切られた測定区間ごとのセンサ応答に差が生じてしまう。また、金属箔からなる電極は、樹脂をバインダーとするセンサ本体との密着性が充分ではない。このことも、電極周辺にクラックが集中する要因となる。
　本構成によると、導電塗料を基材に印刷して、電極を形成する。導電塗料の印刷により形成された電極の端部は、角張りにくい。このため、センサ本体にクラックを形成する際に、電極の端部に応力が集中しにくい。また、導電塗料は、樹脂やエラストマーをバインダーとする。このため、導電塗料から形成された電極は、センサ本体との密着性が良好である。したがって、本構成によると、クラックを、センサ本体の全体に亘り略均一に形成することができる。これにより、測定区間によらず、安定したセンサ応答を得ることができる。図１９に、印刷により電極を形成した場合における、クラック形成時のセンサ本体の一部断面模式図を示す。
　図１９に示すように、センサ本体８１０は、基材８１１の表面に配置されている。センサ本体８１０と基材８１１との間には、所定の間隔で電極８１２ａ～８１２ｃが介装されている。電極８１２ａ～８１２ｃは、導電塗料を印刷して形成されている。電極８１２ａ～８１２ｃの、センサ本体８１０の延在方向の端部には、曲面状の面取部８１５が存在する。面取部８１５には、応力が集中しにくい。このため、クラック８１４は、センサ本体１１の全体に亘り、略均一に形成されている。
　（６－１）好ましくは、上記（６）の構成において、導電塗料は、樹脂またはエラストマーからなるバインダーと導電材とを有する構成とするとよい。導電材としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル等の金属粉末、導電性を有するカーボン粉末、粒子表面が金属で被覆された被覆粒子等を使用すればよい。
　（７）好ましくは、上記（６）の構成において、前記電極の表面形状における、前記センサ本体の延在方向の端線は、曲線部を有する構成とする方がよい。
　本構成によると、センサ本体を湾曲させて硬化した後、元の状態に戻すことによりクラックを形成する場合に、基材とセンサ本体との間に介装された電極の端部に、応力が集中しにくい。したがって、センサ本体に、より均一にクラックを形成することができる。
　（８）好ましくは、上記（１）の構成において、複数の前記電極と各々接続されている配線を備え、該配線は、金属箔をエッチングして形成されている構成とする方がよい。
　後出（１５）の構成にて説明するように、本発明の曲げセンサにより、測定対象物の変形形状を測定する場合には、電極の数を多くして、測定区間をより細かく設定することが望ましい。この場合、各々電極に接続される配線の数も多くなる。本構成によると、細線かつ挟ピッチで、配線パターンを形成することができる。したがって、曲げセンサを小型化するのに好適である。
　（９）好ましくは、上記（１）の構成において、さらに、前記基材裏面に配置される歪み調整板と、該歪み調整板と該基材とを接着する接着層と、を備え、該基材、該歪み調整板、および該接着層は、いずれも、貯蔵弾性率が遷移するガラス－ゴム転移領域が、曲げセンサを使用する温度範囲の下限温度－１０℃よりも低温側、または上限温度＋１０℃よりも高温側にある材料からなる構成とするとよい。
　前出（１）の構成にて説明したように、基材の厚さを大きくすると、曲げ変形時におけるセンサ本体の歪み量が大きくなる（ε＝ｔ／Ｒ）。本構成によると、歪み調整板を基材の裏面に配置することにより、基材の厚さを大きくしたのと同じ効果が得られる。すなわち、基材に歪み調整板を積層すると、曲げ変形による歪みが拡大される。これにより、曲げセンサの感度を向上することができる。また、歪み調整板の厚さを調整することにより、センサ応答を最適化することができる。
　歪み調整板は、接着層を介して基材に貼り付けられている。例えば、歪み調整板と比較して、接着層が軟らか過ぎる場合には、歪み調整板を介して伝達された曲げ変形が接着層で緩和されてしまう。これにより、曲げ変形が、正確かつ速やかに、センサ本体に伝達されにくくなる。その結果、曲げ変形の検出精度の低下や、応答遅れが生じてしまう。
　本構成によると、基材、歪み調整板、および接着層の全てについて、貯蔵弾性率が遷移するガラス－ゴム転移領域が、曲げセンサを使用する温度範囲の下限温度－１０℃よりも低温側、または上限温度＋１０℃よりも高温側にある材料で構成する。以下、ガラス－ゴム転移領域について説明する。図２０に、温度に対する貯蔵弾性率の変化の一例を示す。
　図２０に示すように、樹脂等の高分子材料の貯蔵弾性率は、ある温度範囲で急激に変化する。貯蔵弾性率が大きい領域（Ａ）はガラス状態、貯蔵弾性率が小さい領域（Ｂ）はゴム状態、と称される。すなわち、高分子材料は、温度の上昇と共に、ガラス状態からゴム状態へ変化する。温度を上昇させた場合に、貯蔵弾性率のグラフが、領域（Ａ）の貯蔵弾性率の外挿線ａと解離し始める温度をＴ１とする。さらに温度を上昇させて、貯蔵弾性率のグラフが、領域（Ｂ）の貯蔵弾性率の外挿線ｂと一致し始める温度をＴ２とする。そして、Ｔ１からＴ２までの温度範囲（図中、ハッチングで示す）を、ガラス－ゴム転移領域と定義する。
　本明細書においては、貯蔵弾性率として、ＪＩＳ　Ｋ７２４４－１（１９９８）、ＪＩＳ　Ｋ７２４４－４（１９９９）に準じた、以下の測定方法で測定した値を採用する。すなわち、まず、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの短冊状の試験片を作製した。次に、動的粘弾性測定装置（（株）ＵＢＭ製「Ｒｈｅｏｇｅｌ－Ｅ４０００Ｆ」）を用いて、－７０～１２０℃における貯蔵弾性率を測定した。測定は、引張りモード、昇温速度３℃／分、周波数１Ｈｚで行った。
　例えば、曲げセンサを使用する温度範囲を、２０～２５℃と設定する。この場合、基材、歪み調整板、および接着層は、ガラス－ゴム転移領域が下限温度－１０℃、つまり１０℃よりも低温側、または上限温度＋１０℃、つまり３５℃よりも高温側にある材料のいずれかで構成される。なお、曲げセンサを使用する温度が、例えば２０℃のように、範囲を持たない場合には、その温度を基準にして±１０℃の範囲を設定すればよい。本構成によると、曲げセンサを使用する温度範囲において、基材、歪み調整板、および接着層の硬さの状態が統一される。また、曲げセンサを使用する温度範囲において、ガラス状態→ゴム状態、またはゴム状態→ガラス状態というように、状態が変化しない。例えば、高速で曲げ変形した場合には、使用温度が低温側にシフトした場合と同じ挙動になる。しかし、本構成によると、使用温度の下限、上限から、さらに±１０℃だけ余裕を持って温度範囲を設定している。したがって、高速で曲げ変形した場合であっても、使用温度の範囲内に、ガラス－ゴム転移領域が含まれることはない。
　このように、本構成によると、荷重入力側に配置される基材等の部材において、曲げ変形が緩和されるおそれは小さい。つまり、曲げ変形が、正確にセンサ本体に伝達される。したがって、本構成によると、曲げ変形の検出精度の低下を抑制することができる。
　特に、ガラス－ゴム転移領域が、曲げセンサを使用する温度範囲の上限温度＋１０℃よりも高温側にある材料を採用すると、基材、歪み調整板、および接着層の全てをガラス状態の硬い材料で構成することができる。これにより、曲げ変形が、速やかにセンサ本体に伝達される。よって、応答遅れが生じにくい。
　（１０）好ましくは、上記（１）の構成において、二つの前記電極が並ぶ方向を並置方向、該並置方向に直交する方向を直交方向として、前記センサ本体は、二つの該電極間に、該並置方向に延在し該直交方向に並ぶ複数の検出部を有する構成とするとよい。
　本構成のセンサ本体は、複数の検出部を備えている。複数の検出部は、各々、並置方向に延在している。複数の検出部は、互いに直交方向に並んでいる。このため、本発明の曲げセンサによると、二つの電極間に単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、検出部の総面積が等しい場合、電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。
　（１１）好ましくは、上記（１０）の構成において、複数の前記検出部は、隣り合う二つの前記電極間において、互いに電気的に並列に接続される構成とするとよい。
　並列接続の場合、検出部（１、２、・・・、ｎ）の電気抵抗を、Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ、合成電気抵抗をＲとすると、１／Ｒ＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋・・・＋１／Ｒｎとなる。このため、仮に、任意の検出部の電気抵抗がばらついても、センサ本体全体としては、ばらつきを緩和することができる。したがって、合成電気抵抗Ｒのばらつきを小さくすることができる。また、本構成によると、複数の検出部が並列接続されているため、検出部の配置数を増やしても、合成電気抵抗Ｒが増加しにくい。
　（１２）好ましくは、上記（１０）の構成において、複数の前記検出部は、隣り合う二つの前記電極間において、互いに電気的に直列に接続される構成とするとよい。
　直列接続の場合、検出部（１、２、・・・、ｎ）の電気抵抗を、Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ、合成電気抵抗をＲとすると、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２＋・・・＋Ｒｎとなる。このため、仮に、任意の検出部の電気抵抗がばらついても、センサ本体全体としては、ばらつきを緩和することができる。したがって、合成電気抵抗Ｒのばらつきを小さくすることができる。また、本構成によると、複数の検出部が、一筆書きのように、直列に連なっている。このため、検出部の配置数を増やしても、センサ本体と電極との接続部分の構成を変える必要がない。
　（１３）好ましくは、上記（１０）の構成において、前記クラックは、前記センサ本体の前駆体をクラック形成用金型の型面に沿って変形させることにより形成される構成とするとよい。ここで、「センサ本体の前駆体」とは、完成してセンサ本体になるものをいう。例えば、センサ本体を印刷法により形成する場合は、塗膜をいう。
　電気抵抗のばらつきは、クラックの密度に依存する。すなわち、クラックの密度が大きいほど、センサ本体の変形の軌跡が安定する。このため、電気抵抗のばらつきが小さくなる。また、曲げセンサの感度も、クラックの密度に依存する。すなわち、クラックの密度が大きいほど、曲げセンサの感度が向上する。
　本構成によると、クラックは、クラック形成用金型の型面に沿ってセンサ本体を変形させることにより、形成される。図２７に、クラック形成前の検出部の断面図を示す。図２８に、クラック形成後の検出部の断面図を示す。ただし、図２７、図２８は、本構成の曲げセンサを説明するための模式図である。図２７、図２８は、例えば、検出部、基材の形状、クラック形成用金型の形状、型面の形状等、本構成を何等限定するものではない。
　図２７に示すように、検出部２１は、基材２２の上面に積層されている。検出部２１、基材２２は、共に左右方向に延在する平板状を呈している。図２８に示すように、クラック形成用金型２３の型面（外周面）２３０は、上方に膨らむ曲面状を呈している。基材２２の下面２２０を型面２３０に押し当てることにより、検出部２１にクラックが形成される。
　ここで、隣り合うクラック間の距離をＬ、検出部の厚さをｄ、検出部の直交方向幅をｂ、検出部の圧縮破壊応力をσＥｂとすると、クラックを形成するのに必要な面圧（型面２３０に下面２２０を押し当てる際の面圧）Ｐは、以下の式（Ｉ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　面圧Ｐが圧縮破壊応力σＥｂを超えると、クラックが形成される前に、圧縮破壊が生じてしまう。このため、面圧Ｐ≦圧縮破壊応力σＥｂとなる。クラックの密度を大きくするためには、隣り合うクラック間の距離Ｌを、できるだけ小さくする必要がある。距離Ｌを最小にするためには、圧縮破壊応力σＥｂを超えない範囲で、できるだけ大きな面圧Ｐで型面２３０に基材２２を押し当てる必要がある。式（Ｉ）にＰの最大値Ｐｍａｘ＝σＥｂを代入すると、距離Ｌの最小値Ｌｍｉｎは、以下の式（ＩＩ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（ＩＩ）から、距離Ｌの最小値Ｌｍｉｎは、検出部２１の厚さｄと、検出部の直交方向幅ｂとにより決まることが判る。
　このように、クラックの密度を大きくするには、（Ａ）検出部２１の厚さを小さくする、（Ｂ）検出部２１の直交方向幅を小さくする、という手段がある。また、（Ｃ）クラック形成用金型２３の型面２３０の曲率半径を小さくする、（Ｄ）基材２２の厚さを小さくする、という手段がある。
　この点、本構成の曲げセンサによると、センサ本体が複数の検出部を備えている。複数の検出部は、各々、並置方向に延在している。複数の検出部は、互いに直交方向に並んでいる。このため、本構成によると、単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、検出部の総面積が等しい場合、検出部の直交方向幅を小さくすることができる（上記（Ｂ）の手段に対応）。したがって、クラックの密度を大きくすることができる。すなわち、電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、曲げセンサの感度を向上させることができる。
　（１４）好ましくは、上記（１０）の構成において、前記検出部は、５個以上配置されている構成とするとよい。
　後述する実施例からも明らかなように、検出部を５個以上配置すると、単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、電気抵抗の変動係数（＝標準偏差／平均値）を、１／２以下にまで下げることができる。また、検出部を１０個以上配置すると、単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、電気抵抗の変動係数を、１／３以下にまで下げることができる。さらに、検出部を２０個以上配置すると、単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、電気抵抗の変動係数を、１／４以下にまで下げることができる。
　（１５）本発明の変形形状測定方法は、上記（１）ないし（１４）のいずれかの構成の曲げセンサの曲げ変形を、前記電極で区切られた測定区間ごとに検出する検出工程と、検出された該測定区間の変形データから、該測定区間の変形形状を算出する部分形状算出工程と、算出された該測定区間の変形形状を繋ぎ合わせて、該曲げセンサ全体の変形形状を算出する全体形状算出工程と、を有する。
　本発明の変形形状測定方法では、曲げセンサを複数の測定区間に区画して、各測定区間における変形形状を繋ぎ合わせて、曲げセンサ全体の変形形状、つまり測定対象物の変形形状を測定する。本発明の変形形状測定方法によると、上記本発明の曲げセンサを用いて、測定対象物の変形形状を、容易かつ動的に、測定することができる。また、電極の配置数を増加させると、測定区間をより細かく設定することができる。これにより、曲げセンサ、つまり測定対象物をより細かく分割して、各々の部分形状を算出することができる。その結果、曲げセンサ、つまり測定対象物の変形形状を、精度良く算出することができる。
（ａ）は、曲げ変形前の無荷重状態の、センサ本体におけるクラックの一部近傍を拡大した模式図である。（ｂ）は、曲げ変形後の状態の、センサ本体におけるクラックの一部近傍を拡大した模式図である。 センサ本体の歪み量と電気抵抗との関係を表す模式グラフである。 第一実施形態の曲げセンサの正面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図４の円Ｖ内の拡大図である。 第一実施形態の曲げセンサの製造方法における曲げ硬化工程の前半の模式図である。 同曲げ硬化工程の後半の模式図である。 衝突物の衝突前における、第一実施形態の曲げセンサの下方から見た断面図である。 衝突物の衝突後における、同曲げセンサの下方から見た断面図である。 図９に示した衝突後状態におけるセンサ本体の変形形状（実際の形状）に対する、第一実施形態の変形形状測定方法により算出されたセンサ本体の変形形状（推定形状）を示す模式図である。 取付状態における、第二実施形態の曲げセンサの下方から見た断面図である。 衝突実験装置の模式図である。 実施例のセンサの応答の経時変化を示すグラフである。 ストライカー速度を変化させた時の、実施例のセンサの応答の経時変化を示すグラフである。 各々の試験片から測定された、総歪み量に対する電気抵抗の変化を示すグラフである。 予歪み量に対する寄与率を示すグラフである。 （ａ）は、曲げ変形前の無荷重状態の、センサ本体における導電性フィラーの一部近傍を拡大した模式図である。（ｂ）は、曲げ変形直後の状態の、センサ本体における導電性フィラーの一部近傍を拡大した模式図である。（ｃ）は、曲げ変形直後よりもさらに後の状態の、センサ本体における導電性フィラーの一部近傍を拡大した模式図である。 エッチングにより電極を形成した場合における、クラック形成時のセンサ本体の一部断面模式図である。 印刷により電極を形成した場合における、クラック形成時のセンサ本体の一部断面模式図である。 温度に対する貯蔵弾性率の変化の一例を示すグラフである。 第三実施形態の曲げセンサにおける左端付近の拡大図である。 第四実施形態の曲げセンサにおける左右方向の断面図である。 電極の表面形状例を示す正面図である。 曲げ変形に対する歪み量の測定結果を示すグラフである。 実施例で使用した接着剤のガラス－ゴム転移領域を示すグラフである。 接着層が異なる曲げセンサにおける、センサ応答の経時変化を示すグラフである。 クラック形成前の検出部の断面図である。 クラック形成後の検出部の断面図である。 第五実施形態の曲げセンサの正面図である。 図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ断面図である。 第六実施形態の曲げセンサの正面図である。 検出部を並列接続した場合の条数と電気抵抗比との関係を示すグラフである。 検出部を直列接続した場合の条数と電気抵抗比との関係を示すグラフである。 検出部を並列接続した場合と直列接続した場合との条数と変動係数との関係を示すグラフである。
１：曲げセンサ　１０：基材　１１：センサ本体　１２ａ～１２ｉ：電極
１３ａ～１３ｉ：配線　１４：カバーフィルム　１５：コネクタ　１６：歪み調整板
１７：接着層
１００：前面　１１０：塗膜　１２０ａ、１２０ｂ：曲線部
２０：金型　２００：内周面　２１：検出部　２２：基材　２３：クラック形成用金型
２２０：下面　２３０：型面
３：曲げセンサ　３０～３４：センサ本体
５：衝突実験装置　５０：ストライカー　５１：弾性体　５２：絶縁シート
６：曲げセンサ　６０：基材　６１：センサ本体　６３ａ、６３ｂ：電極
６４：カバーフィルム
７：曲げセンサ　７０：基材　７１：センサ本体　７２ａ、７２ｂ：電極
７３ａ、７３ｂ：配線　７４：コネクタ　７５：カバーフィルム
７１０～７１４：検出部
８００：センサ本体　８０１：マトリックス樹脂　８０２：導電性フィラー
８０３：クラック
８１０：センサ本体　８１１：基材　８１２ａ～８１２ｃ：電極　８１３：角部
８１４：クラック　８１５：面取部
９０：バンパカバー　９０ａ：後面　９１：測定対象物　９１０：外周曲面
Ｃ１：クラック　Ｌ１～Ｌ８：測定区間　Ｏ：衝突物　Ｐ：導電パス　Ｕ１：単位区間
ａ～ｉ：端点
　以下、本発明の曲げセンサおよび変形形状測定方法の実施形態について説明する。
　＜第一実施形態＞
　［曲げセンサの構成］
　まず、本実施形態の曲げセンサの構成について説明する。図３に、曲げセンサの正面図を示す。図４に、図３のＩＶ－ＩＶ断面図を示す。図５に、図４の円Ｖ内の拡大図を示す。説明の便宜上、図３では、カバーフィルムの右半分を除去して示す。図３、図４に示すように、曲げセンサ１は、基材１０と、センサ本体１１と、電極１２ａ～１２ｉと、配線１３ａ～１３ｉと、カバーフィルム１４と、を備えている。
　基材１０は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基材１０の膜厚は約３００μｍである。基材１０の右端には、コネクタ１５が配置されている。
　センサ本体１１は、左右方向に延びる帯状を呈している。センサ本体１１の膜厚は約１００μｍである。センサ本体１１は、基材１０の表面（後面）に固定されている。センサ本体１１には、予め歪みが入力されている。
　センサ本体１１は、エポキシ樹脂（マトリックス樹脂）にカーボンビーズ（導電性フィラー）が配合されてなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体１１の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４５ｖｏｌ％である。図５に模式的に示すように、センサ本体１１には、予め多数のクラックＣ１が形成されている。クラックＣ１は、電極１２ａ～１２ｉの配置方向（左右方向）と交差する方向、すなわち、センサ本体１１の厚さ方向（前後方向）に延びるように配置されている。クラックＣ１は、センサ本体１１の左右方向に連なる長さ２ｍｍの単位区間Ｕ１内に、約２個ずつ形成されている。
　電極１２ａ～１２ｉは、センサ本体１１を左右方向に八分割するように、配置されている。電極１２ａ～１２ｉは、いずれも、上下方向に延びる短冊状を呈している。電極１２ａ～１２ｉは、いずれも、センサ本体１１と基材１０との間に、介装されている。また、隣り合う一対の電極（例えば、電極１２ａと電極１２ｂ）により、測定区間Ｌ１～Ｌ８が区画されている。電極１２ａ～１２ｉとコネクタ１５とは、各々、配線１３ａ～１３ｉにより、結線されている。
　カバーフィルム１４は、アクリルゴム製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム１４は、基材１０、センサ本体１１、および配線１３ａ～１３ｉを、後方から被覆している。
　［曲げセンサの製造方法］
　次に、本実施形態の曲げセンサ１の製造方法について説明する。本実施形態の曲げセンサ１の製造方法は、塗料準備工程と、印刷工程と、曲げ硬化工程と、除荷工程と、カバーフィルム印刷工程と、を有している。
　塗料準備工程においては、センサ塗料、電極塗料、配線塗料、コネクタ塗料、およびカバーフィルム塗料を、各々準備する。すなわち、センサ塗料を、エポキシ樹脂の硬化前樹脂（日本ペルノックス（株）製「ペルノックス（登録商標）ＭＥ－５６２」；液状）１００質量部と、硬化剤（同社製「ペルキュア（登録商標）ＨＶ－５６２」；液状）１５０質量部と、カーボンビーズ（日本カーボン（株）製「ニカビーズ（登録商標）ＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ）３００質量部と、を羽根攪拌により混合して調製する。電極塗料、配線塗料、およびコネクタ塗料には、藤倉化成（株）製「ドータイト（登録商標）ＦＡ－３１２」を使用する。ここで、電極塗料は、本発明における導電塗料に含まれる。カバーフィルム塗料を、次のようにして調製する。まず、アクリルゴムポリマー（日本ゼオン（株）製「ニポール（登録商標）ＡＲ５１」）１００質量部と、加硫助剤のステアリン酸（花王（株）製「ルナック（登録商標）Ｓ３０」）１質量部と、加硫促進剤のジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（大内新興化学（株）製「ノクセラー（登録商標）ＰＺ」）２．５質量部、およびジメチルジチオカルバミン酸第二鉄（同社製「ノクセラーＴＴＦＥ」）０．５質量部と、をロール練り機にて混合し、エラストマー組成物を調製する。次に、調製したエラストマー組成物を、印刷用溶剤のエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート３１２質量部に溶解させる。
　印刷工程においては、カバーフィルム塗料以外の塗料を、スクリーン印刷機を用いて、基材１０の表面に印刷する。まず、基材１０の表面に、電極塗料、配線塗料、およびコネクタ塗料を、順に印刷する。次に、塗料印刷後の基材１０を、約１４０℃の乾燥炉内に約３０分間静置して、塗膜を硬化させる。このようにして、電極１２ａ～１２ｉ、配線１３ａ～１３ｉ、およびコネクタ１５を形成する。続いて、電極１２ａ～１２ｉ等が形成された基材１０の表面に、センサ塗料を印刷する。
　曲げ硬化工程においては、センサ塗料の塗膜が内側になるように基材１０を湾曲させて、その状態で加熱して、塗膜を硬化させる。図６に、曲げ硬化工程の前半の模式図を示す。図７に、同工程の後半の模式図を示す。
　まず、図６、図７に示すように、センサ塗料の塗膜１１０が形成された基材１０を、Ｃ字形状の金型２０の内周面２００に貼り付ける。この時、金型２０の内周面２００に、基材１０の前面１００を当接させる。次に、金型２０を乾燥炉内に入れ、約１４０℃で１時間保持して、塗膜１１０を一次硬化させる。続いて、約１７０℃で２時間保持して、塗膜１１０を二次硬化させる。
　除荷工程においては、基材１０を、硬化した塗膜１１０と共に金型２０から剥離して、基材１０および硬化した塗膜１１０を、湾曲した状態から、元の平面状態（前出図６参照）に戻す。本工程により、硬化した塗膜１１０（センサ本体１１）に、歪みが入力されると共に、クラックＣ１が形成される。このようにして、センサ本体１１を作製する。
　カバーフィルム印刷工程においては、スクリーン印刷機を用いて、塗料準備工程にて調製したカバーフィルム塗料を印刷する。まず、基材１０、センサ本体１１、および配線１３ａ～１３ｉの表面を覆うように、カバーフィルム塗料を印刷する。次に、塗料印刷後の基材１０を約１５０℃の乾燥炉内に約３０分間静置して、塗膜を硬化させる。このようにして、カバーフィルム１４を形成する。以上の工程により、曲げセンサ１を作製する。
　［曲げセンサの動き］
　次に、本実施形態の曲げセンサ１の動きについて説明する。図８に、衝突物の衝突前における、曲げセンサの下方から見た断面図（前出図３のＩＶ－ＩＶ断面に相当）を示す。図９に、衝突物の衝突後における、曲げセンサの下方から見た断面図を示す。
　図８、図９に示すように、曲げセンサ１は、自動車のバンパカバー９０の後面９０ａに設置されている。基材１０は、後面９０ａに貼着されている。衝突物Ｏが、バンパカバー９０に前方から衝突すると、バンパカバー９０は、後方に陥没するように変形する。バンパカバー９０の変形は、曲げセンサ１に伝達される。すなわち、バンパカバー９０の変形は、基材１０を介して、センサ本体１１、カバーフィルム１４に伝達される。これにより、センサ本体１１は、基材１０およびカバーフィルム１４と共に、前方に開口するＣ字状に湾曲する。
　図８に示す衝突前状態においては、センサ本体１１には、カーボンビーズ同士の接触により、多数の導電パスが形成されている。したがって、電極１２ａ～１２ｉ間に区画されている測定区間Ｌ１～Ｌ８（前出図４参照）において検出されるセンサ本体１１の電気抵抗は、いずれも比較的小さい。これに対して、図９に示す衝突後状態においては、衝突の初期段階で、センサ本体１１が曲がることにより、センサ本体１１内のクラックＣ１が開口する。このため、導電パスが切断される。加えて、導電性フィラー同士の接触状態が変化することにより、導電パスが切断される。これにより、曲げ変形した測定区間Ｌ３～Ｌ６において検出される電気抵抗は、衝突前状態に対して、大きくなる。したがって、出力された電気抵抗値から、センサ本体１１、つまりバンパカバー９０の曲げ変形を検出することができる。
　［変形形状測定方法］
　次に、本実施形態の曲げセンサ１を用いた変形形状測定方法について説明する。本実施形態の変形形状測定方法は、検出工程と、部分形状算出工程と、全体形状算出工程と、を有している。
　検出工程においては、上述したように、曲げセンサ１により、測定対象物であるバンパカバー９０の曲げ変形を、電極１２ａ～１２ｉで区切られた測定区間Ｌ１～Ｌ８ごとに検出する。
　部分形状算出工程においては、検出された測定区間Ｌ１～Ｌ８の変形データから、測定区間Ｌ１～Ｌ８各々の変形形状を算出する。すなわち、予め求めておいたセンサ本体１１の歪み量ε（ε＝ｔ／Ｒ；ｔは基材１０とセンサ本体１１との合計厚さ（既知）、Ｒは曲げ変形時の曲率中心から基材１０裏面までの曲率半径）と電気抵抗との関係を用いて、測定区間Ｌ１～Ｌ８ごとに、変形データ（電気抵抗値）から歪み量εを算出する。そして、得られた歪み量εから、測定区間Ｌ１～Ｌ８各々の曲率、曲率半径を算出する。すなわち、測定区間Ｌ１～Ｌ８各々の変形形状を算出する。
　全体形状算出工程においては、算出された測定区間Ｌ１～Ｌ８各々の変形形状を繋ぎ合わせて、センサ本体１１の変形形状を算出する。図１０に、図９に示した衝突後状態におけるセンサ本体の変形形状（実際の形状）に対する、本実施形態の変形形状測定方法により算出されたセンサ本体の変形形状（推定形状）を表す模式図を示す。図１０に示すように、本工程においては、隣り合う測定区間Ｌ１～Ｌ８の端点ａ～ｉが、互いに接線を共有するように、測定区間Ｌ１～Ｌ８の変形形状を繋ぎ合わせる。このようにして、センサ本体１１全体の変形形状を算出する。つまり、バンパカバー９０（詳しくは、バンパカバー９０のうち曲げセンサ１が配置されている部分）の衝突後の変形形状を算出する。
　［作用効果］
　次に、本実施形態の曲げセンサ１および変形形状測定方法の作用効果について説明する。本実施形態の曲げセンサ１によると、センサ本体１１が曲がることにより、クラックＣ１が開口する。これにより、導電パスが切断されて、センサ本体１１の電気抵抗が、速やかに増加する。したがって、応答遅れが小さい。
　また、主にクラックＣ１の開口により導電パスが切断されるため、マトリックス樹脂の弾性変形のみに依存して導電パスが切断される場合（前出図１７参照）と比較して、小さな歪みについても精度良く検出することができる。
　また、前述したように、マトリックス樹脂の弾性変形の速度は、雰囲気温度に影響される。この点、本実施形態の曲げセンサ１の導電パスは、主にクラックＣ１の開口により切断される。このため、マトリックス樹脂の弾性変形のみに依存して導電パスが切断される場合（前出図１７参照）と比較して、雰囲気温度に対する応答速度の依存性が小さい。並びに、後述する実施例から明らかなように、歪み入力速度に対する応答速度の依存性も小さい。
　また、センサ本体１１において、クラックＣ１は、左右方向に連なる長さ２ｍｍの単位区間Ｕ１内に、約２個ずつ形成されている。このため、曲げセンサ１の感度が高い。また、曲げ変形の初期段階において、クラックＣ１の開口による電気抵抗の増加が大きくなる。
　また、センサ本体１１は、カバーフィルム１４により被覆されている。これにより、センサ本体１１の劣化が抑制される。また、曲げ変形後に除荷された際には、カバーフィルム１４の弾性復元力に助けられて、センサ本体１１が元の形状に復元しやすい。
　また、センサ本体１１において、エポキシ樹脂（マトリックス樹脂）に充填されているカーボンビーズ（導電性フィラー）の平均粒子径は、比較的大きい。このため、導電性フィラーの界面に沿って、クラックＣ１が形成されやすい。加えて、曲げ変形によりクラックＣ１が開口しやすいため、センサ本体１１の破断歪みを小さくすることができる。
　また、導電性フィラーは球状を呈している。このため、マトリックス樹脂中に、導電性フィラーを、最密充填に近い状態で配合することができる。これにより、三次元的な導電パスが形成されやすくなり、センサ本体１１の無荷重状態における導電性を、大きくすることができる。また、センサ本体１１の曲げ変形に対して、導電性フィラーの接触状態が変化しやすい。このため、電気抵抗の変化が大きい。また、カーボンビーズは、官能基が少ない。このため、マトリックス樹脂との界面で破壊が生じやすく、センサ本体１１にクラックＣ１を形成しやすい。
　また、センサ本体１１を製造する際、検出する曲げ変形とは反対の方向に湾曲した状態で、センサ塗料の塗膜を硬化させている。これにより、バンパカバー９０に取り付けられた段階で、センサ本体１１には、予め歪みが入力されている。したがって、センサ本体１１の曲げ変形時の総歪み量は、予め入力されている歪み量と、曲げ変形に伴う歪み量と、の和になる。センサ本体１１の総歪み量が大きいと、検出領域を、センサ本体１１の破断歪み以上の領域、すなわち歪み量と電気抵抗との関係が略線形な領域へ、ずらすことができる（前出図２参照）。したがって、本実施形態の曲げセンサ１によると感度が向上する。また、電気抵抗から歪み量を算出しやすくなる。
　また、本実施形態の変形形状測定方法によると、曲げセンサ１を用いて、バンパカバー９０の変形形状を、容易に測定することができる。上述したように、曲げセンサ１は、応答遅れが生じにくい。よって、バンパカバー９０の実際の変形形状と、算出された変形形状との間に、タイムラグが発生しにくくなる。また、曲げセンサ１の検出領域として、歪み量と電気抵抗との関係が略線形な領域を使用することにより、バンパカバー９０の変形形状を、精度良く測定することができる。
　＜第二実施形態＞
　本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、センサ本体の数、および測定対象物に対する曲げセンサの取り付け方である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
　図１１に、取付状態における、曲げセンサの下方から見た断面図を示す。図１１中、前出図８と対応する部材については、同じ符号で示す。また、図１１では、説明の便宜上、電極および配線を省略して示す。
　図１１に示すように、測定対象物９１は粘土製であって、半円柱状を呈している。曲げセンサ３は、測定対象物９１の外周曲面９１０に取り付けられている。曲げセンサ３の長手方向と外周曲面９１０の周方向とは略一致している。曲げセンサ３は、基材１０と、五つのセンサ本体３０～３４と、カバーフィルム１４と、を備えている。曲げセンサ３は、基材１０が外周曲面９１０と当接するように、取り付けられている。基材１０は、外周曲面９１０に貼着されている。五つのセンサ本体３０～３４は、曲げセンサ３の長手方向に、直列に配置されている。センサ本体３０～３４の構成は、いずれも第一実施形態のセンサ本体の構成と、同じである。センサ本体３０～３４の各々は、センサ塗料の硬化時の湾曲状態（前出図７参照）を元の平面状態（前出図６参照）に戻した状態から、さらに反対側に湾曲させた状態で、配置されている。すなわち、センサ本体３０～３４には、予め歪みが入力されている。また、曲げセンサ３の取付状態において、センサ本体３０～３４に形成されたクラックは、開口している。このため、導電パスの多くは、切断された状態である。
　例えば、測定対象物９１が左右方向に伸張され、かつ前後方向に圧縮されるように変形すると、図１１中破線で示すように、センサ本体３０～３４は、外周曲面９１０と共に、曲率半径が大きくなる方向に曲げ変形する。つまり、平面状態に近くなるように曲げ変形する。すると、クラックが閉口すると共に、導電性フィラー同士の接触状態が変化することにより、導電パスが復元される。これにより、センサ本体３０～３４の各々において検出される電気抵抗は、曲げ変形前の取付状態に対して、小さくなる。したがって、出力された電気抵抗値から、測定対象物９１の曲げ変形を検出することができる。
　また、予め求めておいたセンサ本体３０～３４の歪み量と電気抵抗との関係を用いて、センサ本体３０～３４における測定区間ごとに、変形データ（電気抵抗値）から、歪み量を算出する。得られた歪み量から、各々の測定区間の曲率、曲率半径を算出する。そして、各々の測定区間の変形形状を算出する。算出された測定区間の変形形状を繋ぎ合わせて、測定対象物９１におけるセンサ本体３０～３４ごとの変形形状を算出する。これらの変形形状を繋ぎ合わせて、曲げセンサ３全体、つまり測定対象物９１の変形形状を算出する。
　本実施形態の曲げセンサ３は、第一実施形態の曲げセンサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の曲げセンサ３は、直列に配置された５つのセンサ本体３０～３４を有している。このため、長尺状の測定対象物９１の曲げ変形を検出するのに好適である。
　＜第三実施形態＞
　本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、電極形状、配線の構成および形成方法である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
　図２１に、本実施形態の曲げセンサにおける左端付近の拡大図を示す。説明の便宜上、図２１では、カバーフィルムを省略して示す。なお、図２１は、前出図３と対応している。よって、図３と対応する部材については、同じ符号で示す。
　図２１に示すように、電極１２ａ、１２ｂの表面形状は、楕円状を呈している。電極１２ａ、１２ｂの左右方向（センサ本体１１の延在方向）の端線は、曲線部１２０ａ、１２０ｂを有する。電極１２ａ、１２ｂは、センサ本体１１と基材１０との間に、介装されている。電極１２ａ、１２ｂは、樹脂に銀粉末を配合した電極塗料を、基材１０にスクリーン印刷して形成されている。当該電極塗料は、本発明における導電塗料に含まれる。
　配線１３ａ、１３ｂは、各々、電極１２ａ、１２ｂとコネクタ（図略）とを、接続している。配線１３ａ、１３ｂは、基材１０の表面（後面）に予め貼着されていた銅箔を、所定のパターンにエッチングして、形成されている。なお、図示していないが、本実施形態の曲げセンサにおける他の電極１２ｃ～１２ｉについても、電極１２ａ、１２ｂと同様に形成されている。また、配線１３ｃ～１３ｉについても、配線１３ａ、１３ｂと同様に形成されている。
　本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の曲げセンサ１によると、配線１３ａ～１３ｉは、銅箔をエッチングして形成されている。したがって、配線１３ａ～１３ｉを、細線かつ挟ピッチで、形成することができる。これにより、電極１２ａ～１２ｉの数が多くても、曲げセンサ１を小型化することができる。
　一方、電極１２ａ～１２ｉは、電極塗料を印刷して形成されている。このため、電極１２ａ～１２ｉの端部は、角張りにくい。つまり、電極１２ａ～１２ｉの左右方向の端面には、面取部が存在する（前出図１９参照）。面取部には、応力が集中しにくい。また、電極塗料は、樹脂をバインダーとする。このため、電極１２ａ～１２ｉとセンサ本体１１との密着性は良好である。さらに、電極１２ａ～１２ｉは、楕円状を呈している。つまり、電極１２ａ、１２ｂの左右方向の端線は、曲線部１２０ａ、１２０ｂを有する。このため、応力が集中しにくい。よって、クラックが電極１２ａ～１２ｉ周辺に集中して形成されるおそれは小さい。つまり、センサ本体１１の全体に亘り、クラックを略均一に形成することができる。したがって、本実施形態の曲げセンサ１によると、測定区間によらず、安定したセンサ応答を得ることができる。
　＜第四実施形態＞
　本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、基材の前面に接着層を介して歪み調整板を配置した点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
　図２２に、本実施形態の曲げセンサにおける左右方向の断面図を示す。図２２は、前出図３のＩＶ－ＩＶ断面図に相当する。図２２中、図４と対応する部材については、同じ符号で示す。
　図２２に示すように、曲げセンサ１は、基材１０と、センサ本体１１と、電極１２ａ～１２ｉと、配線と、カバーフィルム１４と、歪み調整板１６と、接着層１７と、を備えている。基材１０、センサ本体１１、電極１２ａ～１２ｉ、配線、およびカバーフィルム１４については、第一実施形態と同じである。曲げセンサ１の使用温度は、約２０℃に設定されている。基材１０は、ポリイミド製である。当該ポリイミド（基材１０）のガラス－ゴム転移領域は、３００～３５０℃である。つまり、３０℃（曲げセンサ１の使用温度＋１０℃）よりも高温側にある。
　歪み調整板１６は、ガラス布基材エポキシ樹脂（ＦＲ－４）製であって、当該ガラス布基材エポキシ樹脂（歪み調整板１６）のガラス－ゴム転移領域は、１００～１５０℃である。つまり、３０℃よりも高温側にある。歪み調整板１６は、左右方向に延びる平板状を呈している。歪み調整板１６の厚さは約０．５ｍｍである。また、歪み調整板１６の幅（上下方向長さ）は、基材１０の幅と略同じである。歪み調整板１６は、基材１０の前方に配置されている。歪み調整板１６と基材１０とは、接着層１７を介して接着されている。
　接着層１７は、エポキシ系の非弾性接着剤からなる。当該非弾性接着剤（接着層１７）のガラス－ゴム転移領域は、４０～７０℃である。つまり、３０℃よりも高温側にある。接着層１７の厚さは、約１００μｍである。
　本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法は、構成が共通する部分については、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の曲げセンサ１によると、基材１０、歪み調整板１６、および接着層１７は、全て、ガラス－ゴム転移領域が曲げセンサ１の使用温度＋１０℃よりも高温側にある材料から構成されている。このため、曲げセンサ１を使用する温度範囲において、基材１０、歪み調整板１６、および接着層１７は、いずれもガラス状態になっている。また、曲げセンサ１を使用する温度範囲において、ガラス状態からゴム状態への状態変化もない。よって基材１０等において、曲げ変形が緩和されるおそれは小さい。つまり、曲げ変形が、正確にセンサ本体１１に伝達される。その結果、曲げ変形の検出精度が低下しにくい。また、基材１０等が、全てガラス状態の硬い材料で構成されている。このため、曲げ変形が、速やかにセンサ本体１１に伝達される。よって、応答遅れが生じにくい。
　＜第五実施形態＞
　本実施形態の曲げセンサと、第一実施形態の曲げセンサと、の相違点は、電極の数を二つにした点、当該電極間に複数の検出部を配置した点、およびクラックの形成方法である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
　まず、本実施形態の曲げセンサの構成について説明する。図２９に、本実施形態の曲げセンサの正面図を示す。図３０に、図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ断面図を示す。説明の便宜上、図２９では、カバーフィルムを除去して示す。図２９、図３０に示すように、曲げセンサ７は、基材７０と、センサ本体７１と、電極７２ａ、７２ｂと、配線７３ａ、７３ｂと、コネクタ７４と、カバーフィルム７５と、を備えている。
　基材７０は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。左右方向は、本発明の並置方向に相当する。基材７０の膜厚は約３００μｍである。基材７０の左下端には、コネクタ７４が配置されている。基材７０は、上記第一実施形態と同様に、バンパカバー（図略）の後面に貼着されている。
　センサ本体７１は、五つの検出部７１０～７１４を備えている。検出部７１０～７１４は、各々、左右方向に延びる帯状を呈している。検出部７１０～７１４は、上下方向に並置されている。上下方向は、本発明の直交方向に相当する。検出部７１０～７１４の厚さは、各々、約１００μｍである。検出部７１０～７１４は、基材７０の表面（後面）に固定されている。
　センサ本体７１は、エポキシ樹脂（マトリックス樹脂）にカーボンビーズ（導電性フィラー）が配合されてなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体７１の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４５ｖｏｌ％である。センサ本体７１には、予め多数のクラックＣ１が形成されている（前出図５参照）。クラックＣ１は、並置方向と交差する方向、すなわち、センサ本体７１の厚さ方向（前後方向）に延びるように配置されている。クラックＣ１は、センサ本体７１の左右方向に連なる長さ２ｍｍの単位区間Ｕ１内に、約２個ずつ形成されている。
　電極７２ａ、７２ｂは、各々、上下方向に延びる短冊状を呈している。電極７２ａ、７２ｂは、各々、基材７０とセンサ本体７１との間に介装されている。電極７２ａは、センサ本体７１の左端に接続されている。電極７２ｂは、センサ本体７１の右端に接続されている。言い換えると、五つの検出部７１０～７１４は、左右一対の電極７２ａ、７２ｂ間に架設されている。配線７３ａは、電極７２ａとコネクタ７４とを接続している。配線７３ｂは、電極７２ｂとコネクタ７４とを接続している。コネクタ７４には、演算装置（図略）が接続されている。
　カバーフィルム７５は、アクリルゴム製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム７５は、基材７０、センサ本体７１、電極７２ａ、７２ｂ、配線７３ａ、７３ｂを、後方から被覆している。カバーフィルム７５の厚さは約２０μｍである。
　次に、本実施形態の曲げセンサ７の製造方法について説明する。本実施形態の曲げセンサ７の製造方法は、塗料準備工程と、印刷工程と、硬化工程と、クラック形成工程と、カバーフィルム印刷工程と、を有している。
　塗料準備工程においては、センサ塗料、電極塗料、配線塗料、コネクタ塗料、およびカバーフィルム塗料を、各々準備する。各々の塗料については、上記第一実施形態と同じである。よって、ここでは説明を割愛する。
　印刷工程においては、カバーフィルム塗料以外の塗料を、スクリーン印刷機を用いて、基材７０の表面に印刷する。まず、基材７０の表面に、電極塗料、配線塗料、およびコネクタ塗料を、順に印刷する。次に、塗料印刷後の基材７０を、約１４０℃の乾燥炉内に約３０分間静置して、塗膜を硬化させる。このようにして、電極７２ａ、７２ｂ、配線７３ａ、７３ｂ、およびコネクタ７４を形成する。続いて、電極７２ａ、７２ｂ等が形成された基材７０の表面に、センサ塗料を印刷する。
　硬化工程においては、センサ塗料が印刷された基材７０を加熱することにより、塗膜を硬化させる。具体的には、センサ塗料の塗膜が形成された基材７０を乾燥炉内に入れ、約１４０℃で１時間保持して、塗膜を一次硬化させる。続いて、約１７０℃で２時間保持して、塗膜を二次硬化させる。
　クラック形成工程においては、塗膜にクラックを形成する。塗膜は、本発明の「センサ本体の前駆体」に含まれる。具体的には、前出図２８に示すように、クラック形成用金型の型面は、曲面状を呈している。一方、基材７０は平板状を呈している。基材７０を型面に押し当てることにより、塗膜にクラックＣ１を形成する。このようにして、センサ本体７１を作製する。
　カバーフィルム印刷工程においては、スクリーン印刷機を用いて、塗料準備工程にて調製したカバーフィルム塗料を印刷する。まず、基材７０、センサ本体７１、電極７２ａ、７２ｂ、配線７３ａ、７３ｂの表面を覆うように、カバーフィルム塗料を印刷する。次に、塗料印刷後の基材７０を約１５０℃の乾燥炉内に約３０分間静置して、塗膜を硬化させる。このようにして、カバーフィルム７５を形成する。以上の工程により、曲げセンサ７を作製する。
　次に、本実施形態の曲げセンサ７の動きについて説明する。前出図８、図９に示すように、例えば、衝突物Ｏが、前方からバンパカバー９０に衝突すると、バンパカバー９０は、後方に陥没するように変形する。バンパカバー９０の変形が曲げセンサ７に伝達されることにより、センサ本体７１は、基材７０およびカバーフィルム７５と共に、後方に突出するように湾曲する。センサ本体７１が曲がることにより、センサ本体７１内のクラックＣ１が開口する。このため、導電パスが切断される。加えて、導電性フィラー同士の接触状態が変化することにより、導電パスが切断される。これにより、検出される電気抵抗は、衝突前状態に対して、大きくなる。したがって、出力された電気抵抗から、センサ本体７１、つまりバンパカバー９０の曲げ変形を検出することができる。
　本実施形態の曲げセンサ７は、構成が共通する部分については、第一実施形態の曲げセンサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の曲げセンサ７によると、センサ本体７１は、五つの検出部７１０～７１４を備えている。検出部７１０～７１４は、各々、左右方向に延在している。検出部７１０～７１４は、互いに上下方向に並んでいる。したがって、左右方向に延在する単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、検出部の総面積が等しい場合、電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。
　また、本実施形態の曲げセンサ７によると、検出部７１０～７１４は、電極７２ａと電極７２ｂとの間において、互いに電気的に並列に接続されている。並列接続の場合、検出部７１０～７１４の電気抵抗を、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、合成電気抵抗をＲとすると、１／Ｒ＝１／Ｒａ＋１／Ｒｂ＋１／Ｒｃ＋１／Ｒｄ＋１／Ｒｅとなる。このため、仮に、任意の検出部７１０～７１４の電気抵抗がばらついても、センサ本体７１全体としては、ばらつきを緩和することができる。したがって、合成電気抵抗Ｒのばらつきを小さくすることができる。また、本実施形態の曲げセンサ７によると、検出部７１０～７１４が並列接続されているため、検出部７１０～７１４の配置数を増やしても、合成電気抵抗Ｒが増加しにくい。
　また、本実施形態の曲げセンサ７によると、センサ本体７１が五つの検出部７１０～７１４を備えている。五つの検出部７１０～７１４は、各々、左右方向に延在している。五つの検出部７１０～７１４は、互いに上下方向に並んでいる。このため、左右方向に延在する単一の検出部を有する曲げセンサと比較して、検出部の総面積が等しい場合、検出部７１０～７１４の上下方向幅を小さくすることができる。したがって、クラックＣ１の密度を大きくすることができる。すなわち、電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、曲げセンサ７の感度を向上させることができる。
　＜第六実施形態＞
　本実施形態の曲げセンサと第五実施形態の曲げセンサとの相違点は、二つの電極間において、センサ本体がジグザグ状に延在している点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
　図３１に、本実施形態の曲げセンサの正面図を示す。説明の便宜上、カバーフィルムを除去して示す。なお、図２９と対応する部位については同じ符号で示す。図３１に示すように、電極７２ａは、基材７０の左上隅に配置されている。電極７２ｂは、基材７０の右下隅に配置されている。センサ本体７１は、電極７２ａと電極７２ｂとを、ジグザグに連結している。センサ本体７１は、五つの検出部７１０～７１４を備えている。検出部７１０～７１４は、各々、左右方向に延びる帯状を呈している。検出部７１０～７１４は、上下方向に並置されている。検出部７１０の右端と検出部７１１の右端、検出部７１１の左端と検出部７１２の左端、検出部７１２の右端と検出部７１３の右端、検出部７１３の左端と検出部７１４の左端は、各々接続されている。すなわち、検出部７１０～７１４は、直列接続されている。
　本実施形態の曲げセンサ７は、構成が共通する部分については、第五実施形態の曲げセンサと同様の作用効果を有する。本実施形態の曲げセンサ７によると、検出部７１０～７１４は、電極７２ａと電極７２ｂとの間において、互いに電気的に直列に接続されている。直列接続の場合、検出部７１０～７１４の電気抵抗を、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、合成電気抵抗をＲとすると、Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅとなる。このため、仮に、任意の検出部７１０～７１４の電気抵抗がばらついても、センサ本体７１全体としては、ばらつきを緩和することができる。したがって、合成電気抵抗Ｒのばらつきを小さくすることができる。
　また、本実施形態の曲げセンサ７によると、五つの検出部７１０～７１４が、一筆書きのように、直列に連なっている。このため、検出部７１０～７１４の配置数を増やしても、センサ本体７１と電極７２ａ、７２ｂとの接続部分の構成を変える必要がない。
　＜その他＞
　以上、本発明の曲げセンサおよび変形測定方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の曲げセンサおよび変形測定方法の実施形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
　例えば、センサ本体にクラックを形成するために、上記第一～第四実施形態では、曲げセンサを製造する過程において、センサ塗料の塗膜を、検出する曲げ変形とは反対の方向に湾曲させながら硬化させた。この場合、湾曲させる程度は、形成されるクラックの密度や大きさ、入力される歪み量等を考慮して、適宜調整すればよい。また、除荷工程の後に、さらに曲げ工程を追加してもよい。すなわち、曲げ工程において、硬化後に平面状態に戻したセンサ本体に対して、さらに曲げ－戻しを繰り返し行う。あるいは、当該センサ本体を、曲げ硬化工程の曲げ方向とは反対方向に湾曲させる。こうすることにより、クラックを増加させて、マトリックス樹脂中に分散させることができる。
　また、センサ本体にクラックを形成する方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、予め基材の表面に凹凸を形成しておき、当該凹凸表面に、センサ塗料を印刷して硬化させてもよい。こうすると、塗膜の硬化時に凹凸の角部分に応力が集中することにより、クラックが形成されやすくなる。硬化後、さらにセンサ本体を曲げ加工することが望ましい。こうすることにより、クラックを増加させて、マトリックス樹脂中に分散させることができる。また、形成する凹凸の分布等を工夫することにより、クラックの分布等を調整することができる。
　また、上記第一～第四実施形態では、クラックを形成すると共に、センサ本体に歪みを入力した。しかし、予歪みは必ずしも入力されていなくてもよい。
　カバーフィルムとしては、アクリルゴム等の合成ゴムや天然ゴムを用いることができる。基材としては、ポリイミドの他、絶縁性の高いポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムを用いることができる。また、基材の厚さを調整することにより、曲げセンサの感度を調整することができる。例えば、基材の厚さを大きくすると、曲げ変形時におけるセンサ本体の歪み量が大きくなる。これにより、曲げセンサの感度を向上させることができる。
　電極の数や配置形態は、上記実施形態に限定されるものではない。電極の数を増加させることにより、測定区間をより細かく区画することができる。こうすることにより、測定対象物の形状を、より細かく分割して測定することができる。その結果、測定対象物全体の変形形状を、より正確に算出することができる。
　また、電極の形状も、上記実施形態に限定されるものではない。クラック形成時に電極の端部への応力集中を抑制するという観点から、センサ本体の延在方向の端線が曲線部を有する形状に、電極を形成することが望ましい。図２３に、電極の表面形状例を示す。図２３中、左右方向がセンサ本体の延在方向に相当する。図２３に示すように、好適な電極の表面形状として、（ａ）真円状、（ｂ）楕円状、（ｃ）長円状（一対の対向する半円を直線で連結した形状）等が挙げられる。また、電極を印刷により形成する場合には、スクリーン印刷の他、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、リソグラフィー等を用いることができる。
　また、上記第二実施形態の曲げセンサによると、一枚の基材の表面に、複数のセンサ本体を配置すると共に、センサ本体の全てを一枚のカバーコートで被覆した。しかし、センサ本体ごとに、基材およびカバーフィルムを独立させてもよい。すなわち、上記第一実施形態の曲げセンサを複数連結させて、測定対象物に取り付けてもよい。測定対象物には、カバーフィルム側、基材側のいずれを接触させてもよい。また、曲げセンサを直線状に配置しても、湾曲させて配置してもよい。
　センサ本体を構成するマトリックス樹脂、導電性フィラーについても、上記実施形態に限定されるものではない。マトリックス樹脂としては、熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂を用いればよい。マトリックス樹脂は、後述する導電性フィラーとの相溶性等を考慮して、選択されることが望ましい。熱硬化樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡｃ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が挙げられる。
　導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素材料、金属等の微粒子が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。導電性フィラーのアスペクト比（短辺に対する長辺の比）は、１以上２以下の範囲が望ましい。アスペクト比が２より大きくなると、導電性フィラー同士の接触により、一次元的な導電パスが形成され易くなる。このため、変形時に所望の電気抵抗の変化が得にくくなる。例えば、マトリックス樹脂中における導電性フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、導電性フィラーとして、球状（真球あるいは極めて真球に近い形状）の粒子を採用するとよい。
　センサ本体には、マトリックス樹脂、導電性フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。センサ本体は、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー等を含むセンサ塗料を、基材表面に塗布した後、乾燥、硬化させて製造することができる。また、加熱溶融した熱可塑性樹脂に導電性フィラーを加えて混合した後、基材の表面に成形して製造してもよい。センサ塗料の塗布方法は、既に公知の種々の方法を採用することができる。例えば、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、リソグラフィー等の印刷法の他、ディップ法、スプレー法、バーコート法等が挙げられる。
　上記第四実施形態の曲げセンサによると、基材の前面に、接着層を介して歪み調整板を配置した。歪み調整板の材質は、基材の材質、曲げセンサの使用温度とガラス－ゴム転移領域との関係を考慮して、適宜決定すればよい。また、歪み調整板の厚さを大きくすると、曲げ変形による歪みを拡大することができる。よって、想定される曲げ変形に応じて、歪み調整板の厚さを調整し、センサ応答を最適化すればよい。また、接着層を構成する接着剤についても、基材および歪み調整板の材質、曲げセンサの使用温度とガラス－ゴム転移領域との関係を考慮して、適宜決定すればよい。
　上記第五、第六実施形態においては、センサ本体の条数（検出部７１０～７１４の配値数）を五つとした。しかしながら、条数は特に限定しない。１０個、２０個などであってもよい。条数が多いほど、合成電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、条数が多いほど、クラックの密度を大きくすることができる。この点においても、合成電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、曲げセンサの感度を向上させることができる。
　また、上記第五、第六実施形態においては、クラックの密度を大きくするために、検出部の上下方向幅を小さくした。しかしながら、検出部、つまりセンサ本体の前後方向厚さを小さくすることにより、クラックの密度を大きくしてもよい。また、図２８に示すように、クラック形成用金型２３の型面２３０の曲率半径を小さくすることにより、クラックの密度を大きくしてもよい。こうすると、多数のクラックを形成することができる。このため、クラックの密度を大きくすることができる。また、基材の前後方向厚さを小さくすることにより、クラックの密度を大きくしてもよい。
　次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
　＜曲げセンサの応答性＞
　［実験方法］
　電極の配置形態以外は、上記第一実施形態と同様の曲げセンサを作製した。当該曲げセンサ（以下適宜、「実施例のセンサ」と称す）について衝突実験を行い、応答性を評価した。図１２に、衝突実験装置の模式図を示す。図１２に示すように、衝突実験装置５は、ストライカー５０と、弾性体５１と、絶縁シート５２と、を備えている。弾性体５１は、ウレタンフォーム製であって、直方体を呈している。絶縁シート５２は、ポリエチレン製であって、弾性体５１の上面に配置されている。曲げセンサ６は、基材６０と、センサ本体６１と、一対の電極６３ａ、６３ｂと、カバーフィルム６４と、を備えている。基材６０、センサ本体６１、およびカバーフィルム６４の構成は、上記第一実施形態と同じである。電極６３ａはセンサ本体６１の左端に、電極６３ｂはセンサ本体６１の右端に、各々配置されている。電極６３ａ、６３ｂは、センサ本体６１と基材６０との間に、介装されている。曲げセンサ６は、基材６０が上側になるように、絶縁シート５２の上面に配置されている。曲げセンサ６に対して、半円筒状のストライカー５０を上方から衝突させて、衝突実験を行った。
　［実験結果］
　図１３に、実施例のセンサの応答の経時変化を示す（ストライカー速度：８．０ｍ／ｓ）。図１３の縦軸は、次式（１）により算出される抵抗増加率である。
抵抗増加率（－）＝ΔＲ／Ｒ０＝（Ｒ－Ｒ０）／Ｒ０・・・（１）
［Ｒ０：衝突前の初期電気抵抗値、Ｒ：衝突後の電気抵抗値］
　なお、図１３には、比較のため、従来の曲げセンサ（以下、「比較例のセンサ」と称す）の結果についても併せて示す。比較例のセンサは、エポキシ樹脂にカーボンビーズが充填されてなるセンサ本体を備えている。センサ本体には、クラックは形成されていない。
　図１３に示すように、実施例のセンサによると、衝突直後に電気抵抗が急上昇して、衝突から約６ｍ秒後には、応答が完了していることがわかる。これに対して、比較例のセンサによると、電気抵抗の上昇が緩慢で、衝突から約６ｍ秒後には、まだ応答は完了していない。また、実施例のセンサと比較して、抵抗増加率も小さい。
　また、図１４に、ストライカー速度を変化させた時の、実施例のセンサの応答の経時変化を示す。ストライカー速度は、８．０ｍ／ｓ、４．０ｍ／ｓ、２．０ｍ／ｓの三種類とした。図１４においては、速度＝８．０ｍ／ｓのデータを太線で、速度＝４．０ｍ／ｓのデータを中太線で、速度＝２．０ｍ／ｓのデータを細線で、それぞれ示す。各速度ごとに、４回ずつ測定を行った。図１４中、静的応答とは、ストライカー５０で、曲げセンサ６を上方からゆっくり押圧し変形を保持した時に得られる、電気抵抗の最大値を意味する。
　図１４に示すように、実施例のセンサによると、ストライカー速度、すなわち歪みの入力速度によらず、ストライカーの形状に対応した一定の電気抵抗値を示した。以上より、本発明の曲げセンサによると、歪みの入力速度に対する依存性が小さいことが確認された。
　＜センサ応答の線形性＞
　［実験方法］
　上記実施例のセンサについて、予めセンサ本体に入力する歪み量（以下、「予歪み量」と称す）を変化させて、曲げ実験を行った。予歪み量は、曲げ硬化工程で使用する金型内周面の曲率を変化させて調整した。ここで、予歪み量εpreは、次式（２）により算出される。
εpre（％）＝Ｌｓ／Ｌｃ×１００・・・（２）
［Ｌｓ：曲げ硬化時の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、Ｌｃ：基材の厚さ方向中心面の長手方向長さ（定数）］
　曲げ実験は、センサ本体の予歪み量が異なる複数の試験片（センサ本体＋基材）を、曲げ部材に貼着して、予歪み入力時に湾曲した方向とは反対方向に湾曲させて行った。試験片の予歪み量は、０％、０．５％、０．７％、０．９％の四種類とした。また、基材の厚さは０．５ｍｍとした。曲げ変形時に入力される歪み量εbendは、次式（３）により算出される。
εbend（％）＝（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０×１００＝ｔ／ｒ・・・（３）
［Ｌ：曲げ変形時の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、Ｌ０：初期状態（曲げ変形前）の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、ｔ：試験片厚さ、ｒ：試験片の曲率半径］
　［実験結果］
　図１５に、各々の試験片から測定された、総歪み量に対する電気抵抗の変化を示す。総歪み量は、予歪み量に曲げ実験時の歪み量を加えた値（εpre＋εbend）である。図１５に示すように、予歪み量が大きくなるに従って、総歪み量が大きくなる。これに伴い、電気抵抗も大きくなっている。以上より、センサ塗料の塗膜を湾曲させた状態で、加熱硬化させることより、センサ本体に所定の歪みが入力されることが確認された。
　また、各々の試験片について、曲げ変形時の曲率（１／ｒ）に対する、抵抗増加率（ΔＲ／Ｒ０；Ｒ０は曲げ変形前の初期電気抵抗値、Ｒは曲げ変形時の電気抵抗値）をプロットした。そして、曲率と抵抗増加率との関係を、一次式で近似して、寄与率（相関係数の２乗）を求めた。図１６に、予歪み量に対する寄与率を示す。
　図１６に示すように、予歪み量が０．５％、０．７％、０．９％の場合、寄与率は極めて１に近い値になった。具体的には、予歪み量が０％の場合の寄与率は０．８５２３であったのに対して、予歪み量が０．５％の場合の寄与率は０．９９７５、予歪み量が０．７％の場合の寄与率は０．９９８、予歪み量が０．９％の場合の寄与率は０．９９８４５であった。すなわち、予歪み量が０．５％、０．７％、０．９％の場合、曲率と電気抵抗との関係は、略線形であるといえる。このように、センサ本体に予め所定の歪みを入力しておくことにより、曲げセンサの検出領域を、曲げ変形とセンサ応答との関係が線形な領域にシフトさせることができる。
　＜歪み調整板による歪み拡大効果＞
　カバーフィルムが無い以外は、上記第四実施形態と同じ構成の曲げセンサを作製し、歪み調整板の厚さを変えて、曲げ変形に対する歪み量を測定した。曲げセンサにおけるセンサ本体の厚さは約８０μｍ、基材の厚さは約１２０μｍ、接着層の厚さは約１００μｍである。歪み調整板の厚さは、２００μｍ、９００μｍの二種類とした。図２４に、曲げ変形に対する歪み量の測定結果を示す。図２４には、比較のため、歪み調整板および接着層が無い曲げセンサ（基材＋センサ本体）の測定結果についても併せて示す。なお、本測定においては、曲げセンサの１／２厚さの部分を曲げの中立面とした。したがって、図２４の縦軸の歪み量は、次式（４）により算出される。
歪み量＝（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０＝｛（ｒ＋ｔ／２）θ－ｒθ｝／ｒθ＝ｔ／２ｒ・・・（４）
［Ｌ：曲げ変形時の、曲げセンサ最表面の長手方向長さ、Ｌ０：初期状態（曲げ変形前）の、曲げセンサ最表面の長手方向長さ、ｔ：曲げセンサの厚さ、ｒ：曲率中心から曲げの中心軸までの曲率半径］
　図２４に示すように、歪み調整板を配置した曲げセンサについては、歪み調整板が無い曲げセンサに対して、歪み量が大きくなった。また、歪み調整板が厚いほど、歪み量がより大きくなった。このように、歪み調整板を配置すると、曲げ変形による歪みを拡大することができる。また、歪み調整板を厚くすることにより、歪み量をより大きくすることができる。
　＜接着層の種類によるセンサ応答への影響＞
　接着層を変更して、上記第四実施形態と同じ構成の曲げセンサを作製し、応答性を評価した。応答性の評価は、約２０℃で行った。接着層には、ガラス－ゴム転移領域が異なる二種類の接着剤を用いた。図２５に、使用した接着剤のガラス－ゴム転移領域を示す。
　図２５に示すように、接着剤Ａのガラス－ゴム転移領域は、４０～７０℃であり、３０℃（使用温度＋１０℃）よりも高温側にある。一方、接着剤Ｂのガラス－ゴム転移領域は、－６０～４０℃であり、使用温度の２０℃±１０℃の範囲を含んでいる。ちなみに、基材および歪み調整板のガラス－ゴム転移領域は、３０℃よりも高温側にある。
　これら二種類の接着剤を各々用いた二つの曲げセンサについて、上記同様の衝突実験を行い、応答性を評価した（前出図１２参照）。以下、二つの曲げセンサを、使用した接着剤の種類により、曲げセンサＡ、曲げセンサＢ、と称す。曲げセンサＡ、Ｂについては、いずれも歪み調整板が上側になるように、絶縁シートの上面に配置した。ストライカー速度は、８．０ｍ／ｓとした。図２６に、センサ応答の経時変化を示す。図２６の縦軸は、前出式（１）により算出される抵抗増加率である。
　図２６に示すように、曲げセンサＡについては、ストライカーの衝突により曲げ変形し始めると、速やかに電気抵抗が増加した。そして、曲げ変形が完了すると電気抵抗の増加も停止して、その後は、曲げ変形完了時の電気抵抗の値が保持されていた。一方、曲げセンサＢについては、曲げ変形開始と共に、ゆるやかに電気抵抗が増加した。そして、曲げ変形が完了しても電気抵抗の増加が続き、曲げ変形が完了してから約４ミリ秒後に、想定された電気抵抗値に達した。曲げセンサＢは、ガラス－ゴム転移領域が使用温度範囲と重なる接着剤Ｂを用いた。このため、歪み調整板を介して伝達された曲げ変形が、接着層で緩和されたと考えられる。したがって、曲げセンサＢにおいては、曲げ変形が速やかにセンサ本体に伝達されずに、応答遅れが生じた。
　＜電気抵抗測定シミュレーション＞
　［サンプル］
　実施例１～３のサンプルは、第五実施形態の曲げセンサ（図２９参照）と同様に、検出部が並列接続された曲げセンサである。実施例４～６のサンプルは、第六実施形態の曲げセンサ（図３１参照）と同様に、検出部が直列接続された曲げセンサである。参考例１のサンプルは、先の衝突実験で使用した曲げセンサと同様に、単一の検出部を有する曲げセンサである（図１２参照）。実施例１～６、参考例１のサンプルの検出部の総面積は一定である。また、以下に特に断らない限り、各サンプルの構成部材の配置、形状、材質は一定である。以下、図１２、図２９～図３１を援用しながら、各サンプルの構成を説明する。
　（１）実施例１
　実施例１のサンプルの構成は、第五実施形態の曲げセンサの構成と同様である。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅は、各々、１ｍｍである。検出部７１０～７１４の長手方向全長は、各々、５０ｍｍである。
　（２）実施例２
　実施例２は、実施例１に対して、検出部７１０～７１４が、五条ではなく、十条配置されている点において異なっている。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅が、各々、１ｍｍではなく、０．５ｍｍである点において異なっている。これら以外の点については、同様である。
　（３）実施例３
　実施例３は、実施例１に対して、検出部７１０～７１４が、五条ではなく、二十条配置されている点において異なっている。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅が、各々、１ｍｍではなく、０．２５ｍｍである点において異なっている。これら以外の点については、同様である。
　（４）実施例４
　実施例４のサンプルの構成は、第六実施形態の曲げセンサの構成と同様である。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅は、各々、１ｍｍである。検出部７１０～７１４の長手方向全長は、各々、５０ｍｍである。
　（５）実施例５
　実施例５は、実施例４に対して、検出部７１０～７１４が、五条ではなく、十条配置されている点において異なっている。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅が、各々、１ｍｍではなく、０．５ｍｍである点において異なっている。これら以外の点については、同様である。
　（６）実施例６
　実施例６は、実施例４に対して、検出部７１０～７１４が、五条ではなく、二十条配置されている点において異なっている。また、検出部７１０～７１４の短手方向幅が、各々、１ｍｍではなく、０．２５ｍｍである点において異なっている。これら以外の点については、同様である。
　（７）参考例１
　参考例１のサンプルの構成は、図１２に示す曲げセンサ６の構成と同様である。すなわち、参考例１には、単一の検出部（センサ本体）６１が配置されている。検出部６１の短手方向幅は、５ｍｍである。
　［シミュレーション方法］
　各サンプルに対して、電気抵抗測定シミュレーションをモンテカルロ法により行った。単一の検出部７１０～７１４、６１の電気抵抗のばらつき（平均値を１００％とした場合の±方向のばらつき）が±３３．３％の範囲に一様分布すると仮定し、当該ばらつきを含んだ各サンプルの合成抵抗値の平均値、標準偏差、最大値、最小値を２０００回の試行により求めた。
　［シミュレーション結果］
　表１にシミュレーション結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１中、レンジは、最大値－最小値を示す。変動係数は、標準偏差／平均値である。また、図３２に、検出部を並列接続した場合の条数と電気抵抗比との関係をグラフで示す。また、図３３に、検出部を直列接続した場合の条数と電気抵抗比との関係をグラフで示す。また、図３４に、検出部を並列接続した場合と直列接続した場合との条数と変動係数との関係をグラフで示す。なお、表１、図３２、図３３の平均値、最大値、最小値は、各々、単一の検出部の電気抵抗の平均値を１００％とした場合の、電気抵抗比（相対値）である。
　表１、図３２に示すように、並列接続の場合、条数が多くなるのに従って、レンジ、ばらつきが小さくなる。また、平均値は略一定である。表１、図３３に示すように、直列接続の場合、条数が多くなるのに従って、電気抵抗比が大きくなる。このため、レンジも大きくなる。しかしながら、ばらつきは小さくなる。表１、図３４に示すように、並列接続の場合、条数が多くなるのに従って、変動係数は小さくなる。同様に、直列接続の場合、条数が多くなるのに従って、変動係数は小さくなる。すなわち、並列接続の場合、直列接続の場合、共に、条数が多くなるのに従って、相対的なばらつきは小さくなる。
　本発明の曲げセンサおよび変形形状測定方法は、車両の衝突検知の他、各種衝突試験において、衝突時の変形形状の推移を推定する手段として有用である。

Claims (15)

  1. 　基材と、
    　該基材表面に配置され、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に３０ｖｏｌ％以上の充填率で充填されている導電性フィラーと、を有し、該導電性フィラー同士の接触により三次元的な導電パスが形成され、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサ本体と、
    　該センサ本体を被覆するように配置され、弾性変形可能なカバーフィルムと、
    　該センサ本体に接続され、電気抵抗を出力可能な複数の電極と、を備える曲げセンサであって、
    　前記センサ本体には、曲げ変形した時に前記導電パスを切断する方向に、予めクラックが形成されていることを特徴とする曲げセンサ。
  2. 　前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載の曲げセンサ。
  3. 　前記導電性フィラーは、球状カーボンである請求項１に記載の曲げセンサ。
  4. 　前記センサ本体において、複数の前記電極の配置方向に連なる長さ２ｍｍ以下の単位区間を複数区画した場合に、
    　前記クラックは、該単位区間内に、少なくとも一つ形成されている請求項１に記載の曲げセンサ。
  5. 　前記センサ本体には、予め歪みが入力されている請求項１に記載の曲げセンサ。
  6. 　複数の前記電極は、導電塗料を前記基材に印刷して形成されている請求項１に記載の曲げセンサ。
  7. 　前記電極の表面形状における、前記センサ本体の延在方向の端線は、曲線部を有する請求項６に記載の曲げセンサ。
  8. 　複数の前記電極と各々接続されている配線を備え、
    　該配線は、金属箔をエッチングして形成されている請求項１に記載の曲げセンサ。
  9. 　さらに、前記基材裏面に配置される歪み調整板と、
    　該歪み調整板と該基材とを接着する接着層と、を備え、
    　該基材、該歪み調整板、および該接着層は、いずれも、貯蔵弾性率が遷移するガラス－ゴム転移領域が、曲げセンサを使用する温度範囲の下限温度－１０℃よりも低温側、または上限温度＋１０℃よりも高温側にある材料からなる請求項１に記載の曲げセンサ。
  10. 　二つの前記電極が並ぶ方向を並置方向、該並置方向に直交する方向を直交方向として、前記センサ本体は、二つの該電極間に、該並置方向に延在し該直交方向に並ぶ複数の検出部を有する請求項１に記載の曲げセンサ。
  11. 　複数の前記検出部は、隣り合う二つの前記電極間において、互いに電気的に並列に接続される請求項１０に記載の曲げセンサ。
  12. 　複数の前記検出部は、隣り合う二つの前記電極間において、互いに電気的に直列に接続される請求項１０に記載の曲げセンサ。
  13. 　前記クラックは、前記センサ本体の前駆体をクラック形成用金型の型面に沿って変形させることにより形成される請求項１０に記載の曲げセンサ。
  14. 　前記検出部は、５個以上配置されている請求項１０に記載の曲げセンサ。
  15. 　請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の曲げセンサの曲げ変形を、前記電極で区切られた測定区間ごとに検出する検出工程と、
    　検出された該測定区間の変形データから、該測定区間の変形形状を算出する部分形状算出工程と、
    　算出された該測定区間の変形形状を繋ぎ合わせて、該曲げセンサ全体の変形形状を算出する全体形状算出工程と、
    を有する変形形状測定方法。
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