(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体基板の表面に配設された抵抗体と，該抵抗体上を摺動するコンタクトとよりなり，
上記抵抗体基板の抵抗体を配設した表面の全面又は，該表面であって少なくとも上記コンタクトが摺動する部分には，フッ素系オイルよりなる潤滑層が設けてあり，
上記フッ素系オイルは，平均分子量が２０００〜５０００の範囲内で，分子末端がアルコール基である直鎖型の分子構造を有し，かつ沸点が１５０℃以下の低分子成分は除去されていることを特徴とする摺動抵抗器。
【請求項２】
請求項１において，上記フッ素系オイルの９０％は，分子両末端にアルコール基が導入されていることを特徴とする摺動抵抗器。
【請求項３】
請求項１において，上記フッ素系オイル中における上記低分子成分の残存量は１０重量％以下であることを特徴とする摺動抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車のポテンショメータに利用される摺動式の電気接点等の摺動抵抗器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，自動車のポテンショメータに利用される摺動式の電気接点等の摺動抵抗器として，後述する図１，図２に示すごとく，抵抗体基板の表面に印刷等で導電性樹脂からなり，固定接点となる抵抗体を形成し，更に，該抵抗体を含む抵抗基板の表面を電気的導通性を保ちつつ摺動し，可動接点となるコンタクトよりなるものが知られている。
コンタクトが抵抗体の上を動くことにより，両者に接続された回路の電気抵抗値の変動からコンタクトに接続された物体の位置検出を行うことができる。
【０００３】
上記抵抗体の多くはカーボンとバインダー樹脂とよりなる導電性樹脂からなり，抵抗体基板の多くは樹脂成形品またはセラミック等よりなり，またコンタクトは高硬度の貴金属合金から構成されている。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，従来の摺動抵抗器には以下に示すごとき問題点があった。
コンタクトは抵抗体よりも硬度が高いため，コンタクトの摺動により抵抗体が摩耗し，抵抗体摩耗粉が発生する。この抵抗体摩耗粉が抵抗体上のコンタクトの摺動軌跡両端に付着，堆積するおそれがある。
このため，長期の使用においては，コンタクトが抵抗体摩耗粉に乗り上げて摺動することになり，抵抗体とコンタクトとの電気的接触が不安定となり，接触抵抗（値）が大きくなり，開度等ポテンショメータの信号が得られなくなるという問題がある。
【０００５】
かかる問題を解決する手段として，発生した摩耗粉の付着，堆積を抑制する目的で，抵抗体の表面に薄いフッ素系オイルの被膜を形成するという先願特許を出願した（特願平１０−８２８６５号）。
しかしながら，この先願発明では，ある程度は上記目的を達成できるが，条件によっては接触抵抗が増大することがある。つまり，コンタクトと抵抗体との相対速度が大きい作動，例えばエンジンなどの振動による共振を想定した作動においては，コンタクトと抵抗体との間に比較的厚いフッ素系オイルの油膜が形成され，接触抵抗が増大することがある。特にフッ素系オイルの塗布量が多い場合にその傾向が高い。このため，すべての条件にて安定な電気的導通を確保することが困難であった。
かかる事情のため，フッ素系オイル塗布による摩耗粉の付着，堆積防止の効果の持続性が短くなり，摺動寿命が制限されるという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，安定な電気的導通を確保でき，優れた摺動抵抗性を長期間発揮でき，摺動ノイズが生じ難く，耐熱性に優れた摺動抵抗器を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，抵抗体基板の表面に配設された抵抗体と，該抵抗体上を摺動するコンタクトとよりなり，
上記抵抗体基板の抵抗体を配設した表面の全面又は，該表面であって少なくとも上記コンタクトが摺動する部分には，フッ素系オイルよりなる潤滑層が設けてあり，
上記フッ素系オイルは，平均分子量が２０００〜５０００の範囲内で，分子末端がアルコール基である直鎖型の分子構造を有し，かつ沸点が１５０℃以下の低分子成分は除去されていることを特徴とする摺動抵抗器である。
【０００８】
本発明の作用につき説明する。
本発明にかかる摺動抵抗器は抵抗体基板の抵抗体を配設した表面の全面又は，該表面であって少なくとも上記コンタクトが摺動する部分には，フッ素系オイルからなる潤滑層が設けられている。フッ素系オイルは，末端にアルコール基を持ち，これが抵抗体と水素結合を形成し，抵抗体に強固に密着する。
また，フッ素系オイルは沸点が１５０℃以下の物質が除去されている。そのため，フッ素系オイルの粘度低下を抑制できる。
【０００９】
かかる密着性向上及び流動性低下防止という効果より，フッ素系オイルの塗布量を増大しても，抵抗体とコンタクトとの相対速度が大きい部分でフッ素系オイルが凝集しない。よって，フッ素系オイルの塗布量を増大し潤滑層を厚くすることができ，これにより優れた摺動抵抗を長期間持続できる。また，安定な電気的導通を確保できる。
【００１０】
また，フッ素系オイルは，平均分子量が２０００〜５０００の範囲内にある。そのため，フッ素系オイルによる潤滑層１００の表面エネルギーが小さい。それゆえ，図５に示すごとく，抵抗体摩耗粉９の−ＯＨ等の極性基と，抵抗体２上の−ＯＨ等の極性基との間の結合が阻害され，抵抗体摩耗粉９が抵抗体２に付着することを防止できる。また，抵抗体摩耗粉に起因する接触抵抗が小さくなり，結果として摺動ノイズを生じ難くすることができる。即ち，コンタクトによる抵抗体摩耗粉の発生量の低減，抵抗体摩耗粉の払拭性の向上を図ることができる。
また，フッ素系オイルは直鎖型であるため，側鎖型に比べて分子構造による立体障害が小さい。
【００１１】
また，上述したごときフッ素系オイルは耐熱性に優れており，また，流動性が高いことから，例えば自動車のエンジンルーム内のような過酷な環境下でも効果を得ることができる。
以上により，本発明によれば，安定な電気的導通を確保でき，優れた摺動抵抗性を長期間発揮でき，摺動ノイズが生じ難く，耐熱性に優れた摺動抵抗体を提供することができる。
【００１２】
次に，本発明の詳細について説明する。
フッ素系オイルは，平均分子量が２０００〜５０００である。このため，摺動抵抗が高く，また低温流動性も高い。一方，上記フッ素系オイルの平均分子量が２０００未満である場合には，低分子成分が多くなるため，粘度が低くなり，移動しやすくなり摺動抵抗が低くなる。一方，５０００より大である場合には，低温流動性が低くなるおそれがある。
【００１３】
フッ素系オイルの分子末端はアルコール基を有する。アルコール基は，フッ素系オイルの両末端に導入されていることが好ましい。これにより，抵抗器に対する密着性が向上する。
請求項２記載のように，上記フッ素系オイルの９０％は，分子両末端にアルコール基が導入されていることが好ましい。これにより，優れた摺動抵抗を維持することができる。
【００１４】
潤滑層の厚みは２〜１００ｎｍ以上であることが好ましい。２ｎｍ未満である場合には，作動ノイズ寿命の余裕度がなくなり，作動回数が寿命回数以上になると摺動ノイズが発生するという問題が生じるおそれがある。一方，１００ｎｍより厚い場合には，後述の図６に示すごとく，振動寿命が短くなり，フッ素系オイルと摩耗粉が混ざった被膜が抵抗体とコンタクトとの間に介在し，摺動ノイズが発生するおそれがある。
【００１５】
フッ素系オイルは，直鎖型の分子構造を持つ。「直鎖型」とは，分子の主骨格が直線状に延びた鎖式化合物をいう。
フッ素系オイルは，沸点が１５０℃以下の低分子成分が除去されている。除去工程は，フッ素系オイルを抵抗体に塗布する前，又は塗布後に行う。除去方法は，フッ素系オイルの中から１５０℃以下の低分子成分が除去し得る条件で熱処理を行う方法がある。具体的には，例えば，フッ素系オイルを１５０℃で熱処理を行う。
【００１６】
請求項３記載のように，上記フッ素系オイル中における上記低分子成分の残存量は１０重量％以下であることが好ましい。１０重量％を超える場合には，フッ素系オイルの粘度が低下し，移動，凝集して，油膜を形成しやすくなるおそれがある。また，本発明の効果を有効に発揮するため，上記残存量は０であることが望ましい。
【００１７】
抵抗体は，導電成分であるカーボンブラック，及びバインダー樹脂を主成分とする。カーボンブラックとしては，アセチレンブラック，ファーネスブラック等の導電性カーボンを用いることができる。バインダー樹脂としては，エポキシ，フェノール，ポリイミドなどの熱硬化樹脂を用いることができる。
【００１８】
抵抗体基板としては，アルミナなどのセラミック，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる摺動抵抗器につき，図１〜図７を用いて説明する。
図１，図２に示すごとく，本例の摺動抵抗器１は，抵抗体基板２０の表面に配設された抵抗体２と，該抵抗体２上を摺動するコンタクト３とよりなる。
【００２０】
上記抵抗体基板２０の抵抗体２を配設した表面の全面にはフッ素系オイルよりなる潤滑層１００が設けてある。フッ素系オイルは，図４に示すごとく，直鎖型であり，両末端にアルコール基を持ち，平均分子量が２０００〜５０００である。なお，図４において，ｎ，ｍは自然数である。
【００２１】
以下詳細に説明する。
本例の摺動抵抗器１は，図１，図２に示すごとく，自動車のポテンショメータ１０を構成するものである。
回転位置を検出するポテンショメータ１０の抵抗体基板２０上には，スクリーン印刷等により導電性樹脂からなる抵抗体２が配設されている。符号１１はポテンショメータの外郭を構成するケースである。
【００２２】
図１，図２に示すごとく，抵抗体２は，回転筒体３０の回転中心突起３０２の抵抗体基板２０側嵌合孔２０２を中心とする同心円状に形成された第１抵抗体２１（内側集電用）と，該第１抵抗体２１の外周に形成された第２抵抗体２２（外側出力用）とからなる。言い換えると，抵抗体２は後述する２つのコンタクト３の移動軌跡に対応して円弧状に２列に並べた内側の第１抵抗体２１と外側の第２抵抗体２２とより構成されている。
【００２３】
そして，内側の第１抵抗体２１の一端部と，外側の抵抗体２２の両端部は，ケース１１に配された３つの電気端子１２との電気的導通を図るための接点部２３を形成している。
また，上記２つの抵抗体２１，２２は，いずれもカーボンブラックと熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂よりなるポリマー抵抗体により構成されている。
【００２４】
図２（ｂ），（ｃ），図３に示すごとく，潤滑層１００は抵抗体基板２０の抵抗体２が形成された面に設けられている。
図２（ａ），（ｂ）に示すごとく，コンタクト３は回転筒体３０の抵抗体基板２０との対向面側に固定配設されている。回転筒体３０の回転に伴い潤滑層１００で覆われた抵抗体２上を摺動することで，コンタクト３の位置に応じた電圧が端子２３より出力される。
【００２５】
また，図１に示すごとく，本例の自動車用摺動抵抗器１を適用したポテンショメータ１０は，ケース１１と抵抗体２を貼設した抵抗体基板２０とにより囲まれたその中に接点室４が設けてある。
【００２６】
また，図１（ｂ）に示すごとく，ポテンショメータ１０のケース１１内には，上記コンタクト３を有する回転筒体３０を回動可能に配設してある。図２（ａ）に示すごとく，コンタクト３は導電板３９から二股に分岐して設けられた第１コンタクト３１と第２コンタクト３２とにより構成されており，上記回転筒体３０の上部に固定されている。
【００２７】
また，回転筒体３０は，その上方中央部に回転中心突起３０２を有しており，これに対応する中心穴２０２（図２（ａ）参照）が上記抵抗体基板２０の中央部に設けられている。また，回転筒体３０は，スプリング１７によって常に上方へ付勢されており，コンタクト３と抵抗体２との接触状態を維持するよう構成されている。
【００２８】
抵抗体は，抵抗成分をペースト状に加工する。抵抗成分としては，導電成分であるカーボンブラック，及びバインダー樹脂を主成分とする。カーボンブラックとしては，アセチレンブラック，ファーネスブラック等の導電性カーボンを用いることができる。バインダー樹脂としては，エポキシ，フェノール，ポリイミドなどの熱硬化樹脂を用いることができる。
【００２９】
次いで，ポリフェニレンサルファイドからなる抵抗体基板上に，上記ペースト状の抵抗成分をパターニングした後，硬化して抵抗体を形成する。
次いで，フッ素系オイルをフッ素系溶剤で希釈し，その希釈液を抵抗体基板の抵抗体を配設した側の表面全体に直接噴霧する。また，直接噴霧するかわりに抵抗体基板を希釈液にディップしてもよい。
【００３０】
次いで，抵抗体基板を１５０℃１０分間乾燥して，抵抗体表面にフッ素系オイルからなる潤滑層を形成する。潤滑層の厚みは，約１００〜２００ｎｍと推定される。
【００３１】
なお，比較のために，側鎖型でアルコール基を導入していないフッ素系オイル（平均分子量３５００）を用いて摺動抵抗器を作製し，比較例１〜３とした。
【００３２】
次に，本例にかかる摺動抵抗器の性能の測定結果について説明する。
フッ素塗布濃度を違えて摺動抵抗器を作製し，実施例１〜５とした。これらについて高温作動耐久試験及び振動ディザー作動耐久試験を行い，摺動ノイズが発生し始める作動回数を測定した。
高温作動耐久試験は，１２０℃，作動速度１００〜１５０ｒｐｍ，作動角度８０〜９０度の条件で行った。振動ディザー作動耐久試験は，常温，作動速度１５００〜２５００ｒｐｍ，作動角度０．５〜２度の条件で行った。
【００３３】
摺動ノイズの発生は，図５に示すごとく，抵抗体２とコンタクト３との間，即ち端子Ａと端子Ｃとの間に一定電流Ｉｃを流し，端子Ｃと端子Ｂとの間に出力される電圧値Ｖｃとを計測し，これらより，Ｖｃ／Ｉｃ＝Ｒｃとなって，抵抗体２とコンタクト３との間の摺動ノイズ（接触抵抗ともいう）を求め，その値が上昇し出したときの作動回数を記録した。
上記測定結果を表１に示した。
【００３４】
表１より明らかなように，フッ素塗布濃度が高くなるにつれて高温作動ノイズ寿命が高くなった。一方，フッ素塗布濃度がある程度高くなると，振動ディザー作動寿命が低くなった。いずれの場合にも，本例の摺動抵抗器は，比較例に比べて，高温作動ノイズ寿命及び振動ディザー作動寿命ともに高かった。
【００３５】
【表１】
0003543638.tif 000002
【００３６】
その理由は以下のように考えられる。
本例の摺動抵抗器１は，図１，図２に示すごとく，抵抗体基板２０の抵抗体２を配設した表面であってコンタクト３が摺動する部分には，フッ素系オイルからなる潤滑層１００が設けられている。図４，図６に示すごとく，フッ素系オイル１０１は，末端にアルコール基１０２を持ち，これが図６に示すごとく，抵抗体２のバインダー樹脂又はカーボン表面の官能基と水素結合を形成し，抵抗体２に強固に密着する。
また，フッ素系オイルは沸点が１５０℃以下の物質が除去されている。そのため，フッ素系オイルの粘度低下を抑制できる。
【００３７】
かかる密着性向上及び流動性低下防止という効果より，フッ素系オイルの塗布量を増大しても，抵抗体とコンタクトとの相対速度が大きい部分でフッ素系オイルが凝集しない。よって，優れた摺動抵抗を長期間持続できる。
【００３８】
また，フッ素系オイルは，平均分子量が上記特定範囲内にある。そのため，フッ素系オイルによる潤滑層１００の表面エネルギーが小さいことより，図３に示すごとく，抵抗体摩耗粉９の−ＯＨ等の極性基と，抵抗体２上の−ＯＨ等の極性基との間の結合が阻害され，抵抗体摩耗粉９が抵抗体２に付着することが防止される。よって，抵抗体摩耗粉に起因する接触抵抗が小さくなり，結果として摺動ノイズを生じ難くすることができる。
このため，上記のごとく高温作動ノイズ寿命及び振動ディザー作動寿命ともに高かったと考えられる。
【００３９】
一方，比較例の場合に摺動寿命が短いのは，図７に示すごとく，コンタクト３と抵抗体２との相対速度の大きい領域で，抵抗体２表面に塗布したフッ素系オイル１０９が，両者間で凝集し，その部分のオイル被膜が厚くなり移動度が増加し流体のように振る舞うためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１にかかる，摺動抵抗器を内蔵するポテンショメータの平面図（ａ），及び断面図（ｂ）。
【図２】実施形態例１にかかる，（ａ）摺動抵抗器の平面図，（ｂ）Ａ−Ａ矢視断面図，（ｃ）摺動抵抗器の側面図。
【図３】実施形態例１にかかる，コンタクトと抵抗体と抵抗体摩耗粉との状態を示す説明図。
【図４】実施形態例１にかかる，フッ素系オイルの化学構造を示す説明図。
【図５】実施形態例１にかかる，摺動抵抗器において，抵抗体とコンタクトとの電気的接触の状態の測定方法の説明図。
【図６】実施形態例１にかかる，フッ素系オイルの挙動を示す説明図。
【図７】比較例にかかる，フッ素系オイルの挙動を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．摺動抵抗器，
１００．．．潤滑層，
１０１．．．フッ素系オイル，
２．．．抵抗体，
２０．．．抵抗体基板，
３．．．コンタクト，
【図１】
0003543638.tif 000003
【図２】
0003543638.tif 000004
【図３】
0003543638.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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