(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、軸線方向に直線的に移動可能な操作軸と、前記操作軸によって前記軸線方向と平行に駆動されるブラシ受けと、前記ブラシ受けに取り付けられたブラシと、
前記ブラシが摺動される抵抗体基板と、前記操作軸の軸線から偏心して設けられ、前記ブラシ受けに対してばね力を付与する戻しばねと、を備え、前記ブラシを前記抵抗体基板に圧接させたセンサであって、
前記ブラシ受けには、前記ブラシの圧接方向と平行に突出する凸部が設けられ、前記ハウジングには、前記凸部とかみ合う溝部が設けられ、前記凸部および前記溝部は、前記操作軸の軸線方向と直交する断面が三角形状であり、前記凸部の２つの斜面のなす角度が、対向する前記溝部の２つの斜面のなす角度より大きいことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記凸部は、前記操作軸の軸線と平行な方向に延在することを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサに関する。特に、検出対象の位置などを検出するための可変抵抗器を備えたセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出対象となる部材の位置に応じた直線的な動作を可動接点であるブラシ（摺動子）に伝え、抵抗体上を摺動させることで電気信号に変換する、エキセントリック（偏心）構造のリニアタイプセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このセンサにおいては、ハウジング内に、抵抗体を設けた絶縁基板と、操作軸に連結されて絶縁基板上をスライド移動するブラシ受けと、このブラシ受けを初期位置に復帰させるコイルばねと、が収納されている。また、コイルばねを操作軸の軸心から偏心して配置することにより、ブラシ受けの一端を抵抗体を設けた絶縁基板に圧接させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１５５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のセンサにおいては、操作軸の軸線方向と直交する方向に振動が加わった場合、その振動がブラシ受けに伝達され、ブラシや抵抗体における偏摩耗の原因となり得る。そして、この摩耗に伴って、ブラシ位置が設計狙い位置からずれてしまい、正確な検出結果が得られない事態が発生し得る。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ブラシ受けの操作軸の軸線方向と直交する方向への振動に伴う部材の摩耗を抑制できるセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセンサは、ハウジングと、軸線方向に直線的に移動可能な操作軸と、前記操作軸によって前記軸線方向と平行に駆動されるブラシ受けと、前記ブラシ受けに取り付けられたブラシと、前記ブラシが摺動される抵抗体基板と、前記操作軸の軸線から偏心して設けられ、前記ブラシ受けに対してばね力を付与する戻しばねと、を備え、前記ブラシを前記抵抗体基板に圧接させたセンサであって、前記ブラシ受けには、前記ブラシの圧接方向と平行に突出する凸部が設けられ、前記ハウジングには、前記凸部とかみ合う溝部が設けられ、前記凸部および前記溝部は、前記操作軸の軸線方向と直交する断面が三角形状であり、前記凸部の２つの斜面のなす角度が、対向する前記溝部の２つの斜面のなす角度より大きいことを特徴とする。
【０００７】
上記センサによれば、ブラシ受けに凸部を設け、ハウジングにこの凸部とかみ合う溝部を設けたことから、ブラシ受けの凸部をハウジングの溝部と係合させることができ、ブラシ受けの操作軸の軸線方向と直交する方向への振動を抑制することができるので、振動に伴う部材の摩耗を抑制することが可能となる。
【０００８】
上記センサにおいて、前記凸部は、前記操作軸の軸線と平行な方向に延在することが好ましい。この場合には、ブラシ受けの凸部を広範囲にわたってハウジングの溝部に係合させることができるので、より効果的に振動および摩耗を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブラシ受けの操作軸の軸線方向と直交する方向への振動を抑制できるセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るセンサの外観を示す斜視図である。
【図２】上記実施の形態に係るセンサの分解斜視図である。
【図３】上記実施の形態に係るセンサの断面図である。
【図４】ブラシ受けの斜視図（ａ），平面図（ｂ），背面図（ｃ）である。
【図５】センサが有するハウジングを開口側から見た図である。
【図６】ブラシ受けの凸部およびハウジングの溝部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係るセンサは、例えば、自動車に搭載される排出ガス再循環システム（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システム）において、ＥＧＲバルブの位置を検出するＥＧＲセンサに適用される。しかし、本発明に係るセンサが適用される対象機器については、これに限定されるものではなく、他の対象機器に適用することも可能である。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るセンサ１の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るセンサ１の分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係るセンサ１の断面図である。図３においては、本実施の形態に係るセンサ１が有する操作軸の軸心に沿った断面について示している。なお、以下においては、説明の便宜上、図１および図２に示す左下方側（図３に示す左方側）を「センサ１の前方側」または単に「前方側」と呼び、図１および図２に示す右上方側（図３に示す右方側）を「センサ１の後方側」または単に「後方側」と呼ぶものとする。
【００１４】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るセンサ１は、絶縁性の樹脂材料を成形して形成されるハウジング２と、このハウジング２の前方側に取り付けられる蓋体３と、この蓋体３に設けられた挿通孔３１を介して一端を蓋体３から前方側に突出させた状態でスライド移動可能に保持される操作軸４と、ハウジング２内に収納され、操作軸４の動作量に応じて信号を外部出力するセンサ部５と、を含んで構成されている。
【００１５】
ハウジング２は、センサ１の前方側に開口し、センサ部５を収納するセンサ収納部２１と、センサ１の下方側に開口し、センサ部５からの信号を外部出力する外部出力端子６を収納する端子収納部２２と、センサ収納部２１における前端部に延設された円盤形状部２３と、を有している。なお、端子収納部２２に収納される外部出力端子６は、ハウジング２の製造時にインサート成形され、その一部を端子収納部２２内において露出した状態となっている（図３参照）。なお、円盤形状部２３の中央部には、蓋体３が固定される。
【００１６】
センサ収納部２１の内部には一定の空間が設けられており、この空間にセンサ部５およびセンサ部５を構成するブラシ受け５１をセンサ１の前方側に付勢するコイルばね７が配設されている。センサ部５は、絶縁性の樹脂材料を成形して形成され、後述するブラシ９が固着されたブラシ受け５１と、その表面（図２および図３に示す上面）に抵抗体パターンＲが形成された抵抗体基板５２と、から構成される。
【００１７】
ブラシ受け５１は、ハウジング２内に配置される操作軸４の後端部に当接される位置に配置され、操作軸４のスライド移動に伴って抵抗体基板５２の近傍の上方側領域をスライド移動可能に構成されている。ブラシ受け５１は、後述する操作軸４の小径部４２を収容する形状を有している。また、ブラシ受け５１には、その上方に延出して柱部５１１が設けられている。この柱部５１１は、コイルばね７を係止するために設けられている。さらに、ブラシ受け５１の上面であって後端部近傍には、凸部５１２，５１３が設けられている。これら凸部５１２，５１３については後述する。ブラシ受け５１の下面には、ブラシ９が固着されている。
【００１８】
ブラシ９は、その基端部がブラシ受け５１の後端部近傍に固着され、その先端部が前方側に向けて抵抗体基板５２側に延出し、抵抗体パターンＲ上に摺接するように構成されている。ブラシ９は、操作軸４のスライド移動に伴ってブラシ受け５１が従動する際、抵抗体パターンＲ上を摺動するものとなっている。
【００１９】
操作軸４は、例えば、絶縁性の樹脂材料を成形して形成され、丸棒形状を有する本体部４１と、その後端部で本体部４１よりも小径に設けられ、センサ１の後方側に延出して設けられる小径部４２とを有している。操作軸４は、その本体部４１の前端部が蓋体３の中央に設けられた挿通孔３１から前方側に突出し、その本体部４１の後端部（小径部４２）がセンサ部５のブラシ受け５１の一部に収容された状態で当接される。この小径部４２の先端部は球面となっていて、ブラシ受け５１に当接している。これにより、操作軸４が多少傾いた状態でブラシ受け５１を押すようなことがあっても、球面での接触となるので先端部での磨耗が一様になるため長期にわたって安定した検出を行うことが可能となっている。
【００２０】
コイルばね７は、センサ収納部２１の内壁の一部により、センサ１の前後方向に延在するようにその後端部が係止され、その前端部が上述したブラシ受け５１の柱部５１１により係止されている。コイルばね７は、戻しばねを構成するものであり、ブラシ受け５１をセンサ１の前方側に付勢することで、ブラシ受け５１を初期位置に復帰させるばね力を付与している。この場合において、コイルばね７は、操作軸４の軸線から偏心したブラシ受け５１の上方側の位置に配置されている。
【００２１】
抵抗体基板５２におけるセンサ１の前端部には、接続部材１１が取り付けられている。接続部材１１は、抵抗体基板５２の抵抗パターンＲに設けられた電極部Ｅと、ハウジング２の内部で前方側に屈曲した外部出力端子６の一端とを電気的に接続する。センサ部５において検出された操作軸４の動作量に応じた信号は、これらの接続部材１１および外部出力端子６を介して外部出力可能に構成されている。
【００２２】
蓋体３は、概して円盤形状を有すると共に、その円盤形状部の中央に操作軸４が挿通される挿通孔３１が形成されている。また、蓋体３における後端部には、フランジ状に形成された固定部３２が設けられている。蓋体３は、この固定部３２でハウジング２の円盤形状部２３に固定される。
【００２３】
このような構成を有するセンサ１において、蓋体３から前方側に突出した操作軸４の先端には、例えば、検出対象となるＥＧＲバルブが配置される。操作軸４は、このような検出対象としてのＥＧＲバルブに直接的または間接的に接触することで、センサ１の前後方向（図３に示すＸ軸方向）にスライド移動する。ＥＧＲバルブの動作に応じて操作軸４がセンサ１の内部に押し込まれると、コイルばね７の付勢力に抗して（操作軸４を介して）ブラシ受け５１が後方側にスライド移動する。これに伴い、ブラシ受け５１の下面に固着されたブラシ９の先端部が抵抗体基板５２の抵抗体パターンＲ上を摺動する。これにより、外部出力端子６を介して操作軸４の動作量に応じた信号が外部出力されることとなる。一方、ＥＧＲバルブの押圧力から解放されると、コイルばね７の付勢力に応じて（操作軸４を介して）ブラシ受け５１が前方側にスライド移動し、図３に示す初期状態に復帰する。
【００２４】
以下、本実施の形態に係るセンサ１が有するブラシ受け５１と、ハウジング２との関係について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、ブラシ受け５１の斜視図（ａ），平面図（ｂ），背面図（ｃ）である。図５は、センサ１が有するハウジング２を開口側から見た図である。図６は、ブラシ受け５１の凸部およびハウジング２の溝部の模式図である。
【００２５】
ブラシ受け５１の一方の側端部には、前後方向に一定距離をあけて突起体５１４および突起体５１６が設けられている。同様に、ブラシ受け５１の他方の側端部には、突起体５１５および突起体５１７が設けられている。
【００２６】
突起体５１４の下面には、側端に近づくにつれて抵抗体基板５２を含む平面から次第に離れるように形成されたテーパ面５１４ａが設けられている。また、突起体５１４の上面には、抵抗体基板５２を含む平面に対して平行に形成されたフラット面５１４ｂが設けられている。他の突起体５１６，５１５，５１７も同様に、それぞれの下面にテーパ面５１６ａ，５１５ａ，５１７ａが設けられ、それぞれの上面にフラット面５１６ｂ，５１５ｂ，５１７ｂが設けられている。
【００２７】
また、突起体５１６における、フラット面５１６ｂの上面には上方側に突出して凸部５１２が設けられている。同様に、突起体５１７におけるフラット面５１７ｂの上面には凸部５１３が設けられている。これらの凸部５１２，５１３は、操作軸４の軸線と平行な方向にフラット面５１６ｂ，５１７ｂの全体に形成されている。
【００２８】
一方、ハウジング２のセンサ収納部２１には、図５に示すように、中央近傍に左右に離間して一対のガイド溝２４，２５が設けられている。これらのガイド溝２４，２５は、操作軸４の軸線と平行な方向に延設されている。ガイド溝２４は、ブラシ受け５１の突起体５１４，５１６に対応する位置に設けられ、ガイド溝２５は、ブラシ受け５１の突起体５１５，５１７に対応する位置に設けられている。
【００２９】
ガイド溝２４は、センサ収納部２１の内壁部により規定され、より具体的には、センサ収納部２１の内側に向かって下がる傾斜面２４ａと、水平方向に延在する平面２４ｂと、平面２４ｂと直交する側面部２４ｄとにより規定されている。傾斜面２４ａ，平面２４ｂは、それぞれブラシ受け５１のテーパ面５１４ａ（５１６ａ），フラット面５１４ｂ（５１６ｂ）に対応する位置に設けられている。ガイド溝２５についても同様に、傾斜面２５ａ，平面２５ｂ，側面部２５ｄにより規定されている。傾斜面２５ａ，平面２５ｂは、それぞれブラシ受け５１の，テーパ面５１５ａ（５１７ａ），フラット面５１５ｂ（５１７ｂ）に対応する位置に設けられている。
【００３０】
ガイド溝２４における平面２４ｂには、操作軸４の軸線と平行な方向に溝部２４ｃが形成されている。溝部２４ｃは、ブラシ受け５１の凸部５１２に対応する位置に設けられ、ブラシ受け５１がセンサ収納部２１に収容された状態で凸部５１２がかみ合う構成となっている。同様に、ガイド溝２５における平面２５ｂには、凸部５１３がかみ合う溝部２５ｃが設けられている。
【００３１】
これらのガイド溝２４，２５の下方には、抵抗体基板５２が挿入される挿入部２６が形成されている。また、ガイド溝２４，２５の上方には、コイルばね７を収容する収容部２７が形成されるとともに、ブラシ受け５１の柱部５１１の移動を許容する溝部２８が形成されている。
【００３２】
ハウジング２におけるガイド溝２４，２５およびブラシ受け５１における突起体５１４〜５１７によって、ブラシ受け５１を操作軸４の軸線と平行な方向に案内するガイド部が形成されている。センサ１においては、操作軸４の軸心の延長線上から、抵抗体基板５２とは反対側に外れた位置にコイルばね７を配置するとともに、このコイルばね７の先端部をブラシ受け５１における柱部５１１で係止している。これにより、ブラシ受け５１に回転モーメントを発生させ、ブラシ９を抵抗体基板５２に押圧している。その結果、ブラシ受け５１における突起体５１４のテーパ面５１４ａの端部Ａ１が、ハウジング２におけるガイド溝２４の傾斜面２４ａに弾性的に押圧されるとともに、突起体５１６のフラット面５１６ｂの端部Ｂ１は、ハウジング２におけるガイド溝２４の平面２４ｂに弾性的に押圧される（図４（ａ）参照）。すなわち、ブラシ受け５１は、いわゆる「前のめり」の状態となる。
【００３３】
このようにブラシ受け５１を前のめり状態とすることで、ブラシ受け５１の上下方向（図３に示すＹ軸方向）の振動を規制できるものとなっている。また、突起体５１４のテーパ面５１４ａの端部Ａ１および突起体５１５のテーパ面５１５ａの端部Ａ２がそれぞれガイド溝２４，２５に弾性的に押圧されることから、ブラシ受け５１の突起体５１４，５１５側の左右方向（図３に示すＺ軸方向）への振動を規制できるものとなっている。
【００３４】
また、ブラシ受け５１を前のめり状態とすることで、ブラシ受け５１における後端部に配置された突起体５１６，５１７の凸部５１２，５１３を、ハウジング２におけるガイド溝２４，２５の溝部２４ｃ，２５ｃと係合させることができる。これにより、ブラシ受け５１の突起体５１６，５１７の左右方向（図３に示すＺ軸方向）への振動をさらに規制できるものとなっている。
【００３５】
本実施の形態に係るセンサ１においては、ブラシ受け５１を前のめり状態とし、その前端部をハウジング２に押圧していることから、ブラシ受け５１の前端部に加わる左右方向への振動を効果的に規制することができる。しかしながら、ブラシ受け５１の後端部においては、ブラシ受け５１を前のめり状態とすることによる左右方向への振動規制作用を、前端部ほど受けることができない。本実施の形態に係るセンサ１においては、このようなブラシ受け５１の後端部に配置される突起体５１６，５１７の上面に凸部５１２，５１３を設け、これらの凸部５１２、５１３をハウジング２に形成された溝部２４ｃ、２５ｃに係合させることにより、ブラシ受け５１の後端部に加わる左右方向への振動を効果的に規制することができるものとなっている。
【００３６】
なお、左右方向への振動を更に抑制するため、ブラシ受け５１における突起体５１６，５１７の幅を広げ、ハウジング２とのクリアランスを狭めるよう加工することは実施の形態として好ましい。この場合、図４（ｂ）に示すように、突起体５１６の幅を、突起体５１４の幅より、幅ｄだけ広く形成する。一方で、センサ１を組み立てる際に、ブラシ受け５１の挿入性を確保するため、突起体５１６の側端部に面取りを施し、突起体５１６の端部Ｂ１においては、突起体５１４と同程度の幅を確保するとよい。突起体５１７についても同様である。この場合には、ブラシ受け５１の後端部における左右方向への振動が許容される幅を狭めることができるので、ブラシ受け５１の後端部に加わる左右方向への振動をより効果的に規制することができるものとなる。
【００３７】
ブラシ受け５１における凸部５１２，５１３およびハウジング２における溝部２４ｃ，２５ｃの形状は、操作軸４の軸線方向と直交する断面が三角形状である。上述のとおり、センサ１は、エキセントリック構造であるため、ブラシ受け５１は、常に前のめりの状態で、操作軸４の軸線方向に移動する。したがって、図６（ａ）に示すように、凸部５１２が三角突起であり、溝部２４ｃが三角溝であると、凸部５１２の頂点が溝部２４ｃの角部に当接することによって、左右方向（図３に示すＺ軸方向）への振動がより抑制される。また、凸部５１２および溝部２４ｃは、頂点部分でのみ当接するため、前後方向（図３に示すＸ軸方向）へのスライド移動をスムーズに行うことができる。さらに、振動により摩耗が生じた場合であっても、ブラシ受け５１における突起体５１６のフラット面５１６ｂおよびハウジング２におけるガイド溝２４の平面２４ｂに摩耗が生じるのみであり、凸部５１２および溝部２４ｃには摩耗が生じない。そのため、振動により摩耗が生じた場合であっても、凸部５１２および溝部２４ｃの機能を確保することができる。
【００３８】
凸部５１２および溝部２４ｃの形状としては、図６（ｂ）に示すように、断面が四角形状のものや、図６（ｃ）に示すように、断面が半円形状のものも考えられる。しかしながら、これらの形状は、凸部５１２および溝部２４ｃのクリアランスを縮めることが難しい。また、振動により摩耗が生じた場合、ブラシ受け５１における突起体５１６のフラット面５１６ｂおよびハウジング２におけるガイド溝２４の平面２４ｂならびに凸部５１２および溝部２４ｃ全体に摩耗が生じてしまう。したがって、振動により摩耗が生じた場合は、凸部５１２および溝部２４ｃの機能を確保することが困難となる。
【００３９】
このように本実施の形態に係るセンサ１においては、ブラシ受け５１に凸部５１２，５１３を設け、ハウジング２にこれらの凸部５１２，５１３とかみ合う溝部２４ｃ，２５ｃを設けたことから、ブラシ受け５１の凸部５１２，５１３をハウジング２の溝部２４ｃ，２５ｃと係合させることができ、ブラシ受け５１の操作軸４の軸線方向と直交する方向への振動を抑制することができるので、このような振動に伴う部材の摩耗を抑制することが可能となる。
【００４０】
また、ブラシ受け５１を前のめり状態にさせ、その前端部をハウジング２に押圧する一方、後端部に凸部５１２，５１３を設けていることから、ブラシ受け５１の後端部に加わる左右方向への振動を効果的に規制することができ、これらの振動に伴う摩耗を抑制することが可能となる。
【００４１】
さらに、これらの凸部５１２，５１３は、操作軸４の軸線と平行な方向にフラット面５１６ｂ，５１７ｂの全体に形成されていることから、これらの凸部５１２，５１３を広範囲にわたってハウジング２の溝部２４ｃ，２５ｃに係合させることができるので、より効果的に振動および摩耗を抑制することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  センサ
２  ハウジング
２１  センサ収納部
２２  端子収納部
２３  円盤形状部
２４，２５，２７，２８  ガイド溝
２４ａ，２５ａ  傾斜面
２４ｂ，２５ｂ  平面
３  蓋体
３１  挿通孔
３２  固定部
４  操作軸
４１  本体部
４２  小径部
５  センサ部
５１  ブラシ受け
５１１  柱部
５１２，５１３  凸部
５２  抵抗体基板
６  外部出力端子
７  コイルばね
９  ブラシ
１１  接続部材
５１４〜５１７  突起体
５１４ａ〜５１７ａ  テーパ面
５１４ｂ〜５１７ｂ  フラット面
【図１】
0005616169.tif 000002
【図２】
0005616169.tif 000003
【図３】
0005616169.tif 000004
【図４】
0005616169.tif 000005
【図５】
0005616169.tif 000006
【図６】
0005616169.tif 000007