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WO2014103834A1 - タッチセンサ - Google Patents

タッチセンサ Download PDF

Info

Publication number
WO2014103834A1
WO2014103834A1 PCT/JP2013/083907 JP2013083907W WO2014103834A1 WO 2014103834 A1 WO2014103834 A1 WO 2014103834A1 JP 2013083907 W JP2013083907 W JP 2013083907W WO 2014103834 A1 WO2014103834 A1 WO 2014103834A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
touch sensor
covering material
electrodes
tubular body
contact
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/083907
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岡田　光弘
智晴 脇嶋
Original Assignee
株式会社ミツバ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ミツバ filed Critical 株式会社ミツバ
Publication of WO2014103834A1 publication Critical patent/WO2014103834A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/10—Contact cables, i.e. having conductors which may be brought into contact by distortion of the cable
    • H01B7/104—Contact cables, i.e. having conductors which may be brought into contact by distortion of the cable responsive to pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/44—Detection using safety edges responsive to changes in electrical conductivity
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/632—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/14—Operating parts, e.g. push-button
    • H01H13/18—Operating parts, e.g. push-button adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. door switch, limit switch, floor-levelling switch of a lift
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/531—Doors

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor used for detecting contact of an object.
  • an automatic opening / closing device provided in a vehicle includes an opening / closing body that opens and closes an opening, an electric motor that generates power for operating the opening / closing body, and an operation switch that controls the opening / closing operation of the opening / closing body.
  • the automatic opening / closing device when the operation switch is artificially operated, the electric motor is driven to open or close the opening / closing body.
  • the automatic opening / closing device is configured to operate the opening / closing body based on conditions other than the operation of the operation switch.
  • the automatic opening / closing device may include an object detection device that detects that an object is sandwiched between a wall constituting the opening and an opening / closing body. This object detection device is configured to detect when an object contacts a touch sensor.
  • the automatic opening / closing device opens or closes the opening / closing body that is closing even if the operation switch is not operated. It is possible to perform control such as stopping the opening / closing body.
  • An example of the touch sensor is described in Patent Document 1.
  • the touch sensor described in Patent Document 1 has two conductive materials and a tubular body formed of an insulator. Further, the two conductive materials are arranged in a spiral shape in the longitudinal direction, and the tubular body holds the two conductive materials in a state where they are not in electrical contact with each other. Specifically, some of the two conductive materials are embedded in the inner surface of the tubular body. Further, the tubular body has a characteristic that it is easily deformed by an external force and is immediately restored when the external force is lost.
  • a power source and an ammeter are connected to one end portion of the two conductive materials, and a current adjusting resistor is connected to the other end portion of the two conductive materials. Is formed. Further, the electric circuit is energized, and when the object comes into contact with the touch sensor and the tubular body is deformed, the two conductive materials come into contact with each other and a short-circuit current flows, and an abnormality is detected based on this increase in current. be able to.
  • An object of the present invention is to provide a touch sensor capable of reducing the deformation amount of a tubular body as much as possible when an object comes into contact with the tubular body.
  • the touch sensor of the present invention includes a tubular body formed of an insulating material and capable of elastic deformation, and is provided inside the tubular body, and an external force is applied to the tubular body to form the tubular body.
  • a touch sensor having a plurality of conductive materials that are in contact with each other when deformed, provided between the plurality of conductive materials in the tubular body, and the tubular body is deformed. And a spacer member for holding the plurality of conductive materials in a non-contact state when not in contact.
  • the touch sensor of the present invention is characterized in that the plurality of conductive materials are spirally wound around the outer surface of the spacer member.
  • the touch sensor according to the present invention is characterized in that the plurality of conductive materials are fixed to an outer surface of the spacer member.
  • the plurality of conductive materials when the tubular body is not deformed, the plurality of conductive materials are not in contact with each other.
  • the plurality of conductive materials come into contact with each other.
  • the spacer member is provided between the plurality of conductive materials, when the tubular body is deformed and the conductive material comes into contact with the spacer member, the tubular body is not further deformed, and the deformation amount of the tubular body is reduced. It can be reduced as much as possible. Therefore, it can suppress that the contact pressure of electrically conductive materials increases, and can suppress a deformation
  • the conductive material can be brought into contact with any position in the circumferential direction of the tubular body by applying an external force.
  • the tubular body when an external force is applied to the tubular body, the tubular body is deformed, and after the conductive materials contact each other, the external force applied to the tubular body disappears, and the tubular body returns to its original shape.
  • the contacted conductive materials return to a non-contact state.
  • the touch sensor of the present invention can be provided, for example, in a vehicle, and the schematic configuration of the vehicle will be described with reference to FIGS.
  • the vehicle 10 is a one-box type, and an opening 12 is formed in a side portion of the vehicle 10.
  • the vehicle 10 also has an automatic opening / closing device that opens and closes the opening 12.
  • the automatic opening / closing device includes a slide door 13 and an electric motor 14.
  • the slide door 13 has, for example, a substantially quadrangular side shape as illustrated. The slide door 13 can move forward or backward so as to open and close the opening 12.
  • the vehicle body 10 a of the vehicle 10 is provided with a rail 10 b for guiding the operation of the slide door 13.
  • the electric motor 14 is a power source that generates power for operating the slide door 13.
  • the electric motor 14 is attached to the vehicle body 10a, and the power of the electric motor 14 is transmitted to the slide door 13 via a drum and a cable.
  • the drum and cable are not shown in the drawing.
  • the automatic opening / closing device has a control device 15 for controlling the rotation and stop of the electric motor 14, the rotation direction, the rotation speed, and the like. Further, the automatic opening / closing device has an operation switch 16 that is manually operated. The operation switch 16 may be provided in the driver's seat of the vehicle 10 or may be configured to be interlocked with the operation of the door handle. When the signal from the operation switch 16 is input, the control device 15 can perform control for causing the electric motor 14 to rotate forward, reverse, and stop.
  • the control device 15 can perform control for reversing the operation direction of the slide door 13 or control for stopping the slide door 13 that is operating regardless of whether the operation switch 16 is operated.
  • the automatic opening / closing device includes an object detection device 17 that detects contact of an object.
  • the object detection device 17 indicates that an object has been sandwiched between the slide door 13 and a part of the vehicle body 10a that forms the opening 12, or that an object has been brought into contact with the operating slide door 13. It is provided for detection.
  • the object includes a part of the human body, clothes worn by the person, luggage held by the person, and the like.
  • the object detection device 17 has a touch sensor 18.
  • the touch sensor 18 is attached to the front end portion of the slide door 13 in the front-rear direction of the vehicle 10.
  • the touch sensor 18 has a long shape arranged in the vertical direction along the shape of the slide door 13.
  • the slide door 13 has an upper portion 13b to which a glass 13a is attached, and a lower portion 13c located below the upper portion 13b.
  • the dimension in the width direction of the vehicle 10, ie, thickness differs in the direction of the lower part 13c rather than the upper part 13b.
  • the lower portion 13c is configured to be thicker than the upper portion 13b, and the outer surface shape of the slide door 13 in the thickness direction is curved.
  • the touch sensor 18 is curved or bent along the outer shape of the sliding door 13 in the thickness direction, and is attached to the front end portion of the sliding door 13.
  • the touch sensor 18 includes a hollow covering material 19, a plurality of electrodes 20 provided inside the covering material 19, and a spacer member 21 provided inside the covering material 19.
  • the covering material 19 is an element that holds the plurality of electrodes 20 and the spacer member 21.
  • the covering material 19 is a tubular body having a circular cross-sectional shape in a plane along the radial direction.
  • the circular cross-sectional shape is a shape in a state where no external force in the radial direction is applied to the covering material 19.
  • the covering material 19 is arranged such that the center line in the radial direction follows the outer surface shape of the sliding door 13 in the thickness direction.
  • the center line of the covering material 19 is not shown for convenience.
  • the thickness of the covering material 19 in the radial direction is the same at all positions in the circumferential direction.
  • the covering material 19 is made of a flexible material. More specifically, the covering material 19 is elastically deformed when an external force in the radial direction is applied, and has a restoring property that returns to the original shape when the external force disappears.
  • the covering material 19 is an insulator that does not pass current.
  • a restoring rubber, a restoring plastic, or the like can be used as a material constituting the covering material 19 having such characteristics. Examples of the restoring rubber include silicone rubber, ethylene propylene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber and the like.
  • recoverable plastic examples include polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer, ethylene methyl methacrylate copolymer, polypropylene, polyvinyl chloride, olefin-based or styrene-based thermoplastic elastomer, and the like.
  • the electrode 20 has conductivity and flexibility, and the electrode 20 includes a metal conductor 20a and an outer layer 20b that covers the outer periphery of the conductor 20a. Copper, copper alloy, etc. are contained in the metal material which comprises the conducting wire 20a.
  • the conducting wire 20a may be a single piece or a plurality of conducting wires 20a may be combined.
  • the outer layer 20b is made of conductive rubber, conductive plastic, or the like.
  • the outer layer 20 b is provided with resilience and flexibility like the covering material 19. For this reason, as the rubber and plastic constituting the outer layer 20b, the restorative rubber and restorable plastic constituting the covering material 19 can be used.
  • Conductive rubber and conductive plastic are constituted by blending a conductive filler such as carbon black into the recoverable rubber and recoverable plastic.
  • the four electrodes 20 all have a circular cross-sectional shape in the radial direction, and the four electrodes 20 have the same outer diameter.
  • the spacer member 21 is an element for maintaining the electrodes 20 in a non-contact state in a state where the covering material 19 is not elastically deformed.
  • the spacer member 21 is provided at the center of the covering material 19 in the radial direction and has a long shape arranged along the longitudinal direction of the covering material 19.
  • the spacer member 21 is an element for preventing the electrodes 20 from contacting each other, and has a resilience that elastically deforms when an external force is applied and returns to the original shape when the external force is removed.
  • the spacer member 21 includes a core material 21a made of a metal material and a coating layer 21b covering the periphery of the core material 21a.
  • the covering layer 21b is made of an insulating material having resilience, which is elastically deformed when an external force is applied and has a resilience that returns to its original shape when the external force is removed.
  • the same material as the coating material 19 can be used as the material of the coating layer 21b.
  • the spacer member 21 has a circular cross-sectional shape in the plane in the radial direction of the covering material 19.
  • the four electrodes 20 are spirally wound around the outer peripheral surface of the spacer member 21.
  • the four electrodes 20 are fixed to the outer surface of the spacer member 21 using an adhesive, and the four electrodes 20 are in contact with each other in a state where no object is in contact with the outer surface of the covering material 19. Absent. That is, a certain amount of gap is formed between the adjacent electrodes 20 in the circumferential direction of the spacer member 21. This gap amount is in the circumferential direction of the spacer member 21.
  • the diameter of the circumscribed circle connecting the outer surfaces of the four electrodes 20 is equal to or smaller than the diameter of the inner peripheral surface of the covering material 19. This circumscribed circle is not shown for convenience.
  • the object detection device 17 has an electric circuit 22 shown in FIG. 2, and the four electrodes 20 are arranged in series with the electric circuit 22.
  • the four electrodes 20 are distinguished as electrodes 20A, 20B, 20C, and 20D for convenience.
  • the covering material 19 and the spacer member 21 are not shown for convenience.
  • electrodes 20C and 20D are arranged on both sides of the electrode 20A, and the electrode 20C is arranged between the electrodes 20A and 20B.
  • One end of the electrode 20A is connected to the power source 23, and the other end of the electrode 20A is connected to one end of the electrode 20B.
  • the other end of the electrode 20B is connected to one end of the electrode 20C through the detection resistor 24.
  • the other end of the electrode 20C is connected to one end of the electrode 20D, and the other end of the electrode 20D is grounded. Therefore, a power supply side electrode group constituted by the electrodes 20A and 20B connected in series to the power supply 23 side from the detection resistor 24, and an electrode 20C connected in series from the detection resistor 24 to the ground side. A ground-side electrode group constituted by the electrode 20 ⁇ / b> D is connected in series via the detection resistor 24. Thus, the four electrodes 20A, 20B, 20C, and 20D are connected in series.
  • the electrodes 20A and 20B of the power supply side electrode group, and the electrodes 20C and 20D of the ground side electrode group are arranged so that the electrodes belonging to the same electrode group are 180 degrees opposite to each other, and the adjacent electrodes 20 are different. It arrange
  • the object detection device 17 includes a voltage detection sensor 25 that detects the voltage of the electric circuit 22, and the control device 15 processes a signal of the voltage detection sensor 25. One end of the voltage detection sensor 25 is connected between the power supply 23 and the electrode 20 ⁇ / b> A, and the other end is connected to the control device 15 to detect the divided voltage of the power supply voltage.
  • the power source 23 may be a battery or a capacitor.
  • the adjacent electrodes among the four electrodes 20A, 20B, 20C, and 20D are not in contact (short-circuited).
  • the current passes through the detection resistor 24, so that a voltage drop occurs.
  • the covering material 19 is elastically deformed in the radial direction. That is, the outer peripheral shape of the covering material 19 is elliptical in a plane perpendicular to the center line.
  • the voltage detection sensor 25 outputs to the control device 15 either the power supply voltage divided when the detection resistor 24 is not short-circuited or the power supply voltage divided when the detection resistor 24 is short-circuited.
  • the control device 15 can process the output signal of the voltage detection sensor 25 to detect whether an object has touched the touch sensor 18.
  • the touch sensor 18 is a component constituting a part of the electric circuit 22, and the touch sensor 18 alone does not have a function of detecting contact with an object, and serves as a switch for short-circuiting the electric circuit 22. It has a function.
  • the control device 15 stops the slide door 13 or moves the slide door 13 backward when an object comes into contact with the touch sensor 18 while the slide door 13 is moving forward.
  • the electric motor 14 can be controlled.
  • the control device 15 can also control the electric motor 14 so as to operate the slide door 13 backward when an object contacts the touch sensor 18 while the slide door 13 is stopped.
  • covering material 19 the coating
  • the touch sensor 18 of the present embodiment since the spacer member 21 is provided between the four electrodes 20 in the radial direction of the covering material 19, the object contacts the covering material 19 and the covering material 19 is elastically deformed. Even if the spacer member 21 is elastically deformed by a predetermined amount, the covering material 19 is not further deformed. Therefore, the amount of deformation of the covering material 19 in the radial direction can be reduced as much as possible. Further, it is possible to prevent the electrode 20 from being damaged or deformed by applying an excessive pressure to the electrode 20. In other words, the durability of the touch sensor 18 can be improved. More specifically, the touch sensor 18 of this structure is deformed, that is, crushed in the radial direction until it becomes twice the thickness of the covering material 19 + the outer diameter of the spacer member 21.
  • the touch sensor 18 can increase the thickness of the covering material 19 in the radial direction as much as possible in order to improve durability and bending resistance.
  • the inner diameter of the covering material 19 is reduced to increase the wall thickness as much as possible. This is because the space where the touch sensor 18 can be attached is limited, and it is not practical to increase the outer diameter of the covering material 19.
  • the touch sensor 18 of the present embodiment includes a spacer member 21 between the electrodes 20 in the radial direction of the covering material 19. For this reason, even if the inner diameter of the covering material 19 is reduced, it is possible to prevent the electrodes 20 from contacting each other when the object is not in contact with the covering material 19.
  • the touch sensor 18 when the touch sensor 18 is bent or bent along the shape of the slide door 13, the touch sensor 18 can suppress the electrodes 20 from contacting each other when no object is in contact. Accordingly, the touch sensor 18 has a high shape followability with respect to the shape of the slide door 13.
  • the adjacent electrodes 20 come in contact with each other and the electrodes 20 on the opposite sides of 180 degrees contact each other. Absent. That is, when different electrode groups come into contact with each other, the electrodes 20 are connected in parallel with a path that passes through the detection resistor 24 that is normally provided. For this reason, the resistance of the whole electrode when the electrodes 20 come into contact with each other is lower than the resistance value of the detection resistor 24.
  • the adjacent electrodes 20 can contact each other regardless of the position of the covering material 19 in the circumferential direction. Further, the plurality of electrodes 20 are fixed to the outer surface of the spacer member 21 with an adhesive. Therefore, when the object comes into contact with the outer surface of the covering material 19, the object is deformed, and the adjacent electrodes 20 come into contact with each other and then the object moves away from the covering material 19, the adjacent electrodes 20 return to their original positions. Thus, they are not in contact with each other.
  • the covering material 19 corresponds to the tubular body of the present invention
  • the electrode 20 corresponds to the conductive material of the present invention.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • the number of the plurality of electrodes may be less than 4, or may exceed 4.
  • covering material 19 is circular, elliptical shape may be sufficient.
  • the spacer member 21 may not include the core material 21a.
  • the touch sensor of this embodiment can also be attached to the panel which opens and closes the opening formed in the roof of the vehicle.
  • the touch sensor of this embodiment can also be attached to a door that rotates via a hinge so as to open and close an opening formed at the rear of the vehicle.
  • the touch sensor of this embodiment can also be attached to the door which opens and closes the doorway of a building, the wall which comprises an doorway, etc.
  • the present invention relates to a touch sensor that detects contact of an object, and can be used for, for example, a door that opens and closes an opening of a vehicle, a door that opens and closes an entrance of a building, and the like.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

　物体が管状体の外面に接触したときに、管状体の変形量をなるべく少なくすることのできるタッチセンサを提供する。絶縁材により形成され、かつ、弾性変形することが可能な被覆材１９と、被覆材１９の内部に設けられ、かつ、被覆材１９に外力が加わって被覆材１９が変形することにともない相互に接触する複数の電極２０とを有するタッチセンサ１８であって、被覆材１９の内部における複数の電極２０同士の間に設けられ、かつ、被覆材１９が変形していないときに、複数の電極２０同士を相互に非接触状態に保持するスペーサ部材２１を有する。

Description

タッチセンサ
　本発明は、物体の接触を検知するために用いられるタッチセンサに関する。
　一般に、車両に設けられる自動開閉装置は、開口部を開閉する開閉体と、開閉体を動作させる動力を発生する電動モータと、開閉体の開閉動作を制御する操作スイッチとを有している。そして、自動開閉装置は、操作スイッチが人為的に操作されると、電動モータが駆動されて、開閉体の開動作または閉動作を行うようになっている。さらに、自動開閉装置は、操作スイッチの操作以外の条件に基づいて、開閉体を動作させることができるように構成されている。例えば、自動開閉装置は、開口部を構成する壁と開閉体との間に物体が挟まれたことを検知する物体検知装置を備えていることがある。この物体検知装置は、物体がタッチセンサに接触すると、これを検知できるように構成されている。そして、自動開閉装置は、物体がタッチセンサに接触したことが検知されると、操作スイッチの操作が行われていなくても、閉動作している開閉体を開動作させる、または、閉動作している開閉体を停止させる等の制御を行うことができる。上記タッチセンサの一例が、特許文献１に記載されている。
　この特許文献１に記載されたタッチセンサは、２本の導電材と、絶縁体により形成された管状体とを有する。また、２本の導電材は、長手方向に螺旋状に配置されており、管状体は、２本の導電材同士を電気的に接触しない状態で保持している。具体的には、２本の導電材の一部は管状体の内面に埋め込まれている。さらに、管状体は、外力により容易に変形し、外力がなくなれば直ちに復元する特性を有する。
　一方、２本の導電材の一方の端部には、電源及び電流計が接続され、２本の導電材の他方の端部には、電流調整用の抵抗が接続されることにより、電気回路が形成されている。さらに、電気回路には通電されており、物体がタッチセンサに接触して管状体が変形すると、２本の導電材同士が接触して短絡電流が流れ、この電流増加に基づいて異常を検知することができる。
特許第３７０７７９６号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたタッチセンサにおいて、管状体の中心は空間であるため、管状体の外面に物体が接触して変形量が大きくなると、少なくとも２本の導電材同士の接触圧力が高くなり、導電材が損傷する虞れがあった。
　本発明の目的は、物体が管状体に接触したときに、管状体の変形量をなるべく少なくすることのできるタッチセンサを提供することにある。
　本発明のタッチセンサは、絶縁材により形成され、かつ、弾性変形することが可能な管状体と、この管状体の内部に設けられ、かつ、前記管状体に外力が加えられて前記管状体が変形することにともない相互に接触する複数の導電材とを有するタッチセンサであって、前記管状体の内部における前記複数の導電材同士の間に設けられており、かつ、前記管状体が変形していないときに前記複数の導電材同士を非接触状態に保持するスペーサ部材を有することを特徴とする。
　本発明のタッチセンサは、前記複数の導電材は、前記スペーサ部材の外面に螺旋状に巻かれていることを特徴とする。
　本発明のタッチセンサは、前記複数の導電材は、前記スペーサ部材の外面に固定されていることを特徴とする。
　本発明によれば、管状体が変形していないとき、複数の導電材同士は相互に非接触状態にある。一方、管状体に外力が加わり管状体が変形すると、複数の導電材同士が接触する。また、複数の導電材同士の間にスペーサ部材が設けられているため、管状体が変形して導電材がスペーサ部材に接触すると、管状体はそれ以上は変形せず、管状体の変形量をなるべく少なくすることができる。したがって、導電材同士の接触圧力が増加することを抑制でき、導電材の変形を抑制できる。
　本発明によれば、管状体の円周方向におけるどの位置に外力が加わって、導電材同士が接触することができる。
　本発明によれば、管状体に外力が加わって管状体が変形し、かつ、導電材同士が接触した後、管状体に加えられていた外力がなくなり、管状体が元の形状に戻ると、接触していた導電材同士が非接触の状態に戻る。
本発明のタッチセンサを用いた車両の側面図である。 本発明のタッチセンサを用いた車両の制御系等を示す模式図である。 本発明のタッチセンサを取付けた車両のサイドドアを前方から見た模式図である。 本発明のタッチセンサの構成を示す断面斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明のタッチセンサは、例えば、車両に設けることができ、その車両の概略構成を図１、図２により説明する。車両１０はワンボックスタイプのものであり、車両１０の側部には開口部１２が形成されている。また、車両１０は、開口部１２を開閉する自動開閉装置を有する。この自動開閉装置は、スライドドア１３及び電動モータ１４を有する。スライドドア１３は、例えば、図示のように側面形状が略四角形を有する。スライドドア１３は、開口部１２を開閉するように、前方または後方に向けて動作することが可能である。
　このため、車両１０の車体１０ａには、スライドドア１３の動作を案内するレール１０ｂが設けられている。電動モータ１４は、スライドドア１３を動作させる動力を発生する動力源である。電動モータ１４は、車体１０ａに取付けられており、電動モータ１４の動力は、ドラム、ケーブルを経由してスライドドア１３に伝達されるように構成されている。便宜上、ドラム、ケーブルは図面に示されていない。
　また、自動開閉装置は、電動モータ１４の回転及び停止、回転方向、回転数等を御する制御装置１５を有する。さらに、自動開閉装置は、人為的に操作される操作スイッチ１６を有する。この操作スイッチ１６は、車両１０の運転席に設けられていてもよいし、ドアハンドルの操作と連動するように構成されていてもよい。制御装置１５は、操作スイッチ１６の信号が入力されると、電動モータ１４を正回転、逆回転、停止させる制御を行うことができる。
　一方、制御装置１５は、操作スイッチ１６が操作されているか否かに関わりなく、スライドドア１３の動作方向を反転させる制御、または動作しているスライドドア１３を停止させる制御を行うことができる。このような制御を行うために、自動開閉装置は、物体の接触を検知する物体検知装置１７を有する。物体検知装置１７は、スライドドア１３と、開口部１２を形成する車体１０ａの一部との間に物体が挟まれたこと、または、動作中のスライドドア１３に物体が接触されたこと等を検知するために設けられている。物体は、人体の一部、人が着用している衣服、人が持っている荷物等を含む。そのために物体検知装置１７はタッチセンサ１８を有する。
　タッチセンサ１８は、車両１０の前後方向でスライドドア１３の前端部分に取り付けられている。タッチセンサ１８は、スライドドア１３の形状に沿って上下方向に配置された長尺形状を有する。また、図３のようにスライドドア１３は、ガラス１３ａが取付けられた上側部分１３ｂと、上側部分１３ｂよりも下に位置する下側部分１３ｃとを有する。そして、上側部分１３ｂよりも下側部分１３ｃの方が車両１０の幅方向における寸法、つまり厚さが異なっている。具体的には、上側部分１３ｂよりも下側部分１３ｃの方が厚く構成されており、スライドドア１３の厚さ方向における外面形状が湾曲している。タッチセンサ１８は、スライドドア１３の厚さ方向の外面形状に沿って湾曲もしくは屈曲されて、スライドドア１３の前端部分に取付けられている。
　タッチセンサ１８は、図４のように中空の被覆材１９と、被覆材１９の内部に設けられた複数の電極２０と、被覆材１９の内部に設けられたスペーサ部材２１とを有する。被覆材１９は、複数の電極２０及びスペーサ部材２１を保持する要素である。被覆材１９は、半径方向に沿った平面内の断面形状が円形である管状体である。断面形状が円形とは、被覆材１９に半径方向の外力が加えられていない状態での形状である。被覆材１９は、半径方向の中心線がスライドドア１３の厚さ方向の外面形状に沿うように配置されている。被覆材１９の中心線は、便宜上、図示されていない。被覆材１９の半径方向の厚さは、円周方向の全ての位置で同一となっている。
　また、被覆材１９は可撓性を有する材料により構成されている。具体的に説明すると、被覆材１９は、半径方向の外力が加えられると弾性変形する一方、外力がなくなると元の形状に戻る復元性を有する。また、被覆材１９は、電流を通さない絶縁体である。このような特性の被覆材１９を構成する材料としては、復元性ゴム、復元性プラスチック等を用いることができる。復元性ゴムには、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム等が含まれる。復元性プラスチックには、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルメタクリレート共重合体、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、オレフィン系あるいはスチレン系の熱可塑性エラストマー等が含まれる。
　複数の電極２０は、図示の例では４本設けられている。電極２０は導電性及び可撓性を有し、電極２０は、金属製の導線２０ａと、導線２０ａの外周側を被覆した外側層２０ｂとにより構成されている。導線２０ａを構成する金属材料には、銅、銅合金等が含まれる。導線２０ａは単体でもよいし、複数の導線２０ａをより合わせて構成してもよい。外側層２０ｂは、導電性ゴム、導電性プラスチック等により構成されている。また、外側層２０ｂは、被覆材１９と同様に復元性、可撓性を備えている。このため、外側層２０ｂを構成するゴム、プラスチックとしては、被覆材１９を構成する復元性ゴム、復元性プラスチックを用いることができる。この復元性ゴム、復元性プラスチックに、カーボンブラック等の導電性充填剤を配合することにより、導電性ゴム、導電性プラスチックが構成されている。そして、４本の電極２０は、全て半径方向の断面形状が円形であり、４本の電極２０は外径が同一である。
　スペーサ部材２１は、被覆材１９が弾性変形していない状態において、電極２０同士を非接触に維持するための要素である。スペーサ部材２１は、被覆材１９の半径方向における中心に設けられており、かつ、被覆材１９の長手方向に沿って配置された長尺形状を有する。スペーサ部材２１は、電極２０同士の接触を防止するための要素であるとともに、外力が加えられると弾性変形し、外力が除かれると元の形状に戻る復元性を有する。スペーサ部材２１は、金属材料により構成された芯材２１ａと、芯材２１ａの周囲を被覆した被覆層２１ｂとを有する。被覆層２１ｂは、外力が加えられると弾性変形し、外力が除かれると元の形状に戻る復元性を有する、復元性を備えた絶縁材料により構成されている。被覆層２１ｂの材料としては、被覆材１９と同様の材料を用いることができる。
　スペーサ部材２１は、被覆材１９の半径方向における平面内の断面形状が円形である。そして、４本の電極２０は、スペーサ部材２１の外周面に螺旋状に巻き付けられている。４本の電極２０は、スペーサ部材２１の外面に接着剤を用いて固定されており、４本の電極２０は、被覆材１９の外面に物体が接触していない状態において、相互に接触していない。つまり、スペーサ部材２１の円周方向において、隣り合う電極２０同士の間には、一定量の隙間が形成されている。この隙間量は、スペーサ部材２１の円周方向におけるものである。さらに、４本の電極２０の外面を結ぶ外接円の直径は、被覆材１９の内周面の直径以下である。この外接円は、便宜上、図示されていない。
　さらに、物体検知装置１７は、図２に示す電気回路２２を有し、４本の電極２０は電気回路２２に直列に配置されている。図２においては、４本の電極２０を、便宜上、電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄとして区別する。なお、図２においては、便宜上、被覆材１９、スペーサ部材２１は示されていない。スペーサ部材２１の円周方向において、電極２０Ａの両側に電極２０Ｃ，２０Ｄが配置されており、電極２０Ａと電極２０Ｂとの間に電極２０Ｃが配置されている。そして、電極２０Ａの一端は電源２３に接続され、電極２０Ａの他端は電極２０Ｂの一端に接続されている。その電極２０Ｂの他端は検出用抵抗２４を介して電極２０Ｃの一端に接続されている。また、電極２０Ｃの他端は電極２０Ｄの一端に接続され、電極２０Ｄの他端は接地されている。したがって、検出用抵抗２４よりも電源２３側に直列に接続された電極２０Ａと電極２０Ｂとにより構成される電源側電極群と、検出用抵抗２４よりも接地側に直列に接続された電極２０Ｃと電極２０Ｄとにより構成される接地側電極群とが、検出用抵抗２４を介して直列に接続されている。このように、４本の電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは直列に接続されている。また、電源側電極群の電極２０Ａと電極２０Ｂ、および接地側電極群の電極２０Ｃと電極２０Ｄは、それぞれ同じ電極群に属する電極同士が１８０度反対側に配置され、隣り合う電極２０がそれぞれ異なる電極群に属する電極になるように配置されている。さらに、物体検知装置１７は、電気回路２２の電圧を検知する電圧検知センサ２５を有し、制御装置１５は電圧検知センサ２５の信号を処理する。電圧検知センサ２５は、一端が電源２３と電極２０Ａとの間に接続され、他端が制御装置１５に接続されることで電源電圧の分圧を検出している。なお、電源２３は、バッテリ、キャパシタのいずれでもよい。
　タッチセンサ１８に物体が接触していない場合、４本の電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのうち、隣り合う電極同士は接触（短絡)していない。一方、電源２３から電気回路２２に電流が流れており、隣り合う電極同士が接触していない状態では、検出用抵抗２４を電流が通過するため、電圧降下が生じる。これに対して、タッチセンサ１８は、被覆材１９の外面に物体が接触する、すなわち、被覆材１９に外力が加わると、被覆材１９が半径方向に弾性変形する。すなわち、中心線と垂直な平面内において、被覆材１９の外周形状は楕円形となる。すると、被覆材１９の内面が電極に押し付けられて、スペーサ部材２１及び電極が弾性変形する。そして、スペーサ部材２１の外周側で隣り合う電極同士が接触し、検出用抵抗２４の両端が短絡され、検出用抵抗２４に電流が流れなくなり、電圧降下は生じなくなる。電圧検知センサ２５は、検出用抵抗２４が短絡されていない状態の電源電圧の分圧または、検出用抵抗２４が短絡された状態の電源電圧の分圧のいずれかを制御装置１５に出力する。制御装置１５は、電圧検知センサ２５の出力信号を処理して、物体がタッチセンサ１８に接触したか否かを検知することができる。
　すなわち、タッチセンサ１８は、電気回路２２の一部を構成する部品であり、タッチセンサ１８の単独では、物体の接触を検知する機能を有しておらず、電気回路２２を短絡させるスイッチとしての機能を有する。そして、制御装置１５は、スライドドア１３が前方へ向けて動作しているときに、タッチセンサ１８に物体が接触すると、スライドドア１３を停止させるか、またはスライドドア１３を後方に向けて動作させるように、電動モータ１４を制御することができる。なお、制御装置１５は、スライドドア１３が停止しているときに、タッチセンサ１８に物体が接触すると、スライドドア１３を後方に向けて動作させるように、電動モータ１４を制御することもできる。なお、物体が被覆材１９の外面から離れると、被覆材１９は元の形状に復元し、かつ、接触していた電極同士は非接触状態に戻る。
　本実施形態のタッチセンサ１８は、被覆材１９の半径方向で４本の電極２０同士の間にスペーサ部材２１が設けられているため、物体が被覆材１９に接触して被覆材１９が弾性変形しても、スペーサ部材２１が所定量だけ弾性変形すると、被覆材１９はそれ以上は変形しない。したがって、被覆材１９の半径方向における変形量をなるべく少なくすることができる。また、電極２０に過大な圧力が加わって、電極２０が損傷、変形することを防止できる。言い換えれば、タッチセンサ１８の耐久性を向上することができる。具体的に説明すると、本構造のタッチセンサ１８は、被覆材１９の厚さの２倍＋スペーサ部材２１の外径となるまで、半径方向に変形、つまり潰れる。
　また、タッチセンサ１８は、耐久性、耐屈曲性を向上させるために、被覆材１９の半径方向の肉厚をなるべく厚くすることが可能である。このとき、被覆材１９の外径を変えずに、被覆材１９の内径を小さくしてなるべく肉厚を増す設計とする。これは、タッチセンサ１８を取付けることのできるスペースには制約があり、被覆材１９の外径を大きくすることは実用的ではないからである。本実施形態のタッチセンサ１８は、被覆材１９の半径方向で電極２０同士の間にスペーサ部材２１がある。このため、被覆材１９の内径を小さくしても、物体が被覆材１９に接触していない状態において、電極２０同士の接触を防止できる。すなわち、タッチセンサ１８は、スライドドア１３の形状に沿って湾曲、または屈曲させて取り付けると、タッチセンサ１８は、物体が接触していないときに、電極２０同士が接触することを抑制できる。したがって、タッチセンサ１８はスライドドア１３の形状に対する形状追従性が高い。
　さらに、４本の電極２０同士の間にスペーサ部材２１があるため、タッチセンサ１８に物体が接触すると、隣り合う電極２０同士が接触し、１８０度反対側にある電極２０同士が接触することはない。すなわち、異なる電極群同士が接触することで、通常設けられている検出用抵抗２４を通る経路と並列して電極２０同士が接続された状態となる。このため、電極２０同士が接触した際の電極全体の抵抗は、検出用抵抗２４の抵抗値よりも低くなる。
　また、複数の電極２０は、スペーサ部材２１の外面に螺旋状に巻き付けられているため、被覆材１９の円周方向におけるどの位置に物体が接触しても、隣り合う電極２０同士が接触できる。さらに、複数の電極２０は、スペーサ部材２１の外面に接着剤により固定されている。したがって、被覆材１９の外面に物体が接触して物体が変形し、かつ、隣り合う電極２０同士が接触した後、被覆材１９から物体が離れると、隣り合う電極２０同士が元の位置に復帰して相互に非接触の状態となる。
　ここで、本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、被覆材１９は、本発明の管状体に相当し、電極２０が、本発明の導電材に相当する。
　本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、複数本の電極は４本未満でもよいし、４本を超えていてもよい。また、被覆材１９の断面形状は円形となっているが、楕円形状でもよい。また、スペーサ部材２１には芯材２１ａを入れなくてもよい。さらに、本実施形態のタッチセンサは、車両のルーフに形成した開口部を開閉するパネルに取り付けることもできる。本実施形態のタッチセンサは、車両の後部に形成した開口部を開閉するように、ヒンジ部を介して回動するドアに取り付けることもできる。さらに、本実施形態のタッチセンサは、建築物の出入り口を開閉するドア、出入り口を構成する壁等に取り付けることもできる。
　本発明は、物体の接触を検知するタッチセンサに関し、例えば、車両の開口部を開閉するドア、建築物の出入り口を開閉するドア等に用いることが可能である。

Claims (3)

  1. 　絶縁材により形成され、かつ、弾性変形することが可能な管状体と、この管状体の内部に設けられ、かつ、前記管状体に外力が加えられて前記管状体が変形することにともない相互に接触する複数の導電材とを有するタッチセンサであって、
    　前記管状体の内部における前記複数の導電材同士の間に設けられており、かつ、前記管状体が変形していないときに前記複数の導電材同士を非接触状態に保持するスペーサ部材を有することを特徴とするタッチセンサ。
  2. 　請求項１記載のタッチセンサにおいて、前記複数の導電材は、前記スペーサ部材の外面に螺旋状に巻かれていることを特徴とするタッチセンサ。
  3. 　請求項２記載のタッチセンサにおいて、前記複数の導電材は、前記スペーサ部材の外面に固定されていることを特徴とするタッチセンサ。
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