(57)【要約】  【課題】  摺動ノイズ低減及び耐久性を向上のためオイル塗布されたポジションセンサにおいて、抵抗膜表面の必要なオイル膜厚を薄くできるポジションセンサを提供する。  【解決手段】  絶縁基板４と、前記基板４面に形成された抵抗膜６と、前記抵抗膜６表面に塗布されたオイル８と、外部移動体と連動して前記オイル８を塗布された抵抗膜６表面を摺動する摺動子１０とからなり、前記抵抗膜６の表面に沿って電圧を印加すると共に前記摺動子１０からその位置に対応する電圧を取出して、外部移動体の位置を決定するポジションセンサ２であって、前記抵抗膜６表面の少なくとも一部が凹凸形状にされてなり、抵抗膜表面の凹凸の粗度Ｒｚが１μｍ以上であるポジションセンサとする。  【選択図】  図１
2007317971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記基板面に形成された抵抗膜と、前記抵抗膜表面に塗布されたオイルと、外部移動体と連動して前記オイルを塗布された抵抗膜表面を摺動する摺動子とからなり、前記抵抗膜の表面に沿って電圧を印加すると共に前記摺動子からその位置に対応する電圧を取出して、外部移動体の位置を決定するポジションセンサであって、前記抵抗膜表面の少なくとも一部が凹凸形状にされてなり、抵抗膜表面の凹凸の粗度Ｒｚが１μｍ以上であるポジションセンサ。
【請求項２】
抵抗膜表面の凹凸の粗度Ｒｚが１〜４μｍである請求項１に記載のポジションセンサ。
【請求項３】
オイルの塗布量が１．０×１０-5〜５．０×１０-3ｍｇ／ｍｍ2であって、抵抗膜表面の凹部にオイル全量の３０質量％以上が存在する請求項１に記載のポジションセンサ。
【請求項４】
抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚が０．１〜１０μｍである請求項１に記載のポジションセンサ。
【請求項５】
抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚が０．１〜１０μｍである請求項２に記載のポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のポテンションメータ等に利用されるポジションセンサに関し、更に詳述すれば抵抗膜と摺動子とからなるポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、絶縁基板の表面に抵抗膜を形成し、この抵抗膜の表面を外部移動体と連動する摺動子で摺動し、前記抵抗膜の表面に沿って電圧を印加すると共に前記摺動子からその位置に対応する電圧を取出して、外部移動体の位置を決定するポジションセンサが知られている。
【０００３】
上記ポジションセンサにおいて、摺動ノイズを小さくするなどの信頼性(マイクロリニアリティ)を向上させる方法、摺動子を摺動させた際の耐摩耗性を向上させることによりポジションセンサの寿命などの耐久性を向上させる方法等が以下のように提案されている。
【０００４】
(1)抵抗膜に粒子を含有させて膜の表面の耐摩耗性を向上させる方法として、抵抗膜にシリコン樹脂微粉末を含有させる方法(例えば、特許文献１参照)が提案されている。
【０００５】
(2)オイル等の潤滑剤塗布により摺動ノイズを少なくし、耐久性を向上させる方法として、膜の表面にフッ素系オイルの被膜を形成させる方法(例えば、特許文献２参照)、フッ素系オイルの密着性を向上させて潤滑剤の流動性低下を防止させる方法(例えば、特許文献３参照)が提案されている。
【０００６】
図５は、抵抗膜の表面にオイルの被膜を形成させた従来のポジションセンサの一例を示す概略断面図である。
【０００７】
図５において３２はポジションセンサであり、絶縁基板３４と、前記基板３４面に形成された抵抗膜３６と、前記抵抗膜３６表面に塗布されたオイル３８と、外部移動体(不図示)と連動して前記オイル３８を塗布された抵抗膜３６表面を摺動する摺動子４０とからなる。
【０００８】
上記従来例のポジションセンサにおいては、以下の問題がある。
【０００９】
(1)ポジションセンサに振動が加わると振動に基づく共振が発生し、オイル３８の膜厚に厚い部分が形成されることや、オイル３８塗布時の塗布操作のばらつきによりオイル３８の塗布量が多くなることがある。このようなオイル３８の塗布状態になると、抵抗膜３６と摺動子４０との間の接触抵抗が増大し、センサ出力の誤差が大きくなる。
【００１０】
(2)オイル３８の膜厚Ｔｂや塗布量を調整する為には、オイル３８塗布後に遠心分離機を使用してオイル３８の過剰な塗布量を減らす方法が採られる。しかし、この遠心分離機を用いる方法において、オイル２８の塗布量を減らす量が多いほど、分離時間が長くなり、生産性が悪くなる。
【００１１】
(3)マイクロリニアリティを上げる為、通常抵抗膜３６表面を研磨して、できる限り平滑にすることが行われている。しかし、この場合は、いっそうオイル３８の塗布量を減らす必要がある。そのため、上記(2)よりも分離時間が長くなり、生産性が悪くなる。
【特許文献１】特開平１０−１９９７０４号公報  （特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平１１−２６０６０６号公報  （特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００１−２３０１０４号公報  （特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者等は、上記問題について種々検討しているうちに、従来の方法と逆にポジションセンサの抵抗膜表面の少なくとも一部に凹凸形状を形成すると、オイルは凹部に蓄えられ、その結果、抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚を薄くできることを見出した。更には、この抵抗膜表面形態にすることにより、得られたポジションセンサは遠心分離機に掛ける必要がないか掛けてもその時間を短くでき、生産性を向上することができることを知得し、本発明を完成するに到った。
【００１３】
よって、本発明の目的とするところは、上記問題を解決したポジションセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１５】
〔１〕  絶縁基板と、前記基板面に形成された抵抗膜と、前記抵抗膜表面に塗布されたオイルと、外部移動体と連動して前記オイルを塗布された抵抗膜表面を摺動する摺動子とからなり、前記抵抗膜の表面に沿って電圧を印加すると共に前記摺動子からその位置に対応する電圧を取出して、外部移動体の位置を決定するポジションセンサであって、前記抵抗膜表面の少なくとも一部が凹凸形状にされてなり、抵抗膜表面の凹凸の粗度Ｒｚが１μｍ以上であるポジションセンサ。
【００１６】
〔２〕  抵抗膜表面の凹凸の粗度Ｒｚが１〜４μｍである〔１〕に記載のポジションセンサ。
【００１７】
〔３〕  オイルの塗布量が１．０×１０-5〜５．０×１０-3ｍｇ／ｍｍ2であって、抵抗膜表面の凹部にオイル全量の３０質量％以上が存在する〔１〕に記載のポジションセンサ。
【００１８】
〔４〕  抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚が０．１〜１０μｍである〔１〕に記載のポジションセンサ。
【００１９】
〔５〕  抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚が０．１〜１０μｍである〔２〕に記載のポジションセンサ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のポジションセンサは、その抵抗膜表面の少なくとも一部を凹凸形状としているので、ポジションセンサの抵抗膜表面の凸部上部に塗布されるオイル膜厚を薄くできる。なお、オイルの塗布量が過剰になってオイル膜が厚くなり、その過剰な塗布量を減らす場合でも、その減らす量は低減される。また、遠心分離機に掛ける必要がないか掛けてもその時間を短くでき、生産性を向上することができる。更には、抵抗膜表面の凹部がオイル溜りとして機能し、オイルを長期に亘り補充できて、いわゆるオイル切れが防止できる利点も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、抵抗膜の表面にオイルの被膜を形成させた本発明のポジションセンサの一例を示す概略断面図である。
【００２３】
図１において２はポジションセンサであり、絶縁基板４と、前記基板４面に形成された抵抗膜６と、前記抵抗膜６表面に塗布されたオイル８と、外部移動体(不図示)と連動して前記オイル８を塗布された抵抗膜６表面を摺動する摺動子１０とからなる。
【００２４】
ポジションセンサ２においては、抵抗膜６の両端に電圧を印加することにより、抵抗膜６の表面に沿って電位勾配を形成すると共に摺動子１０からその位置に対応する電圧を取出して、この電圧から外部移動体の位置を決定する。本例のポジションセンサ２においては、抵抗膜６表面の少なくとも一部が凸部１２、凹部１４からなる凹凸形状にされてなる。
【００２５】
凹凸形状は、抵抗膜表面に削設された任意のピッチ幅の平行溝、抵抗膜表面に所定の間隔で繰返し穿設された円孔や多角孔が例示される。平行溝は、電位勾配方向に沿って形成したもの、電位勾配方向に所定の角度で傾いたもの等が例示される。
【００２６】
更に好ましい凹凸形状は、抵抗膜表面を砥料で研削して表面を不定形の凹凸で荒す方法である。具体的には、好ましくは粒径０．１〜３μｍ、更に好ましくは粒径０．３〜２μｍの研磨粉で研磨することにより凹凸形状とすることができる。
【００２７】
このようにして形成する抵抗膜６表面の粗度Ｒｚは、マイクロリニアリティのスペックにより選定し、その範囲は１μｍ以上、好ましくは１〜５０μｍ、更に好ましくは１〜１５μｍ、特に好ましくは１〜４μｍである。抵抗膜６表面の粗度Ｒｚは以下の手順に示すようにＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づいて測定される。このＪＩＳ Ｂ ０６０１では、表面の粗度Ｒｚを十点平均粗さとして定義している。図２は、十点平均粗さの測定手順の一例を示す概略説明図である。
【００２８】
図２において、粗さ曲線Ｒの平均線Ｍの長さ方向に沿って基準長さＬだけ粗さ曲線Ｒを抜き取る。この抜取り部分において、平均線Ｍから粗さ曲線Ｒまでの垂直方向長さを標高として測定する。平均線Ｍの上方の粗さ曲線Ｒは正の標高を有し、平均線Ｍの下方の粗さ曲線Ｒは負の標高を有する。
【００２９】
粗さ曲線Ｒを平均線Ｍの長さ方向に辿ると、最も高い山頂(Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5)と、最も低い谷底(Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5)とが交互に繰り返される。次いで、最も高い山頂における標高５点(Ｙｐ1、Ｙｐ2、Ｙｐ3、Ｙｐ4、Ｙｐ5)の絶対値の平均値と、最も低い谷底における標高５点(Ｙｖ1、Ｙｖ2、Ｙｖ3、Ｙｖ4、Ｙｖ5)の絶対値の平均値との和を求める。この和の値をマイクロメートル(μｍ)で表したものを十点平均粗さＲｚという。
【００３０】
図１において、抵抗膜６表面におけるオイル８の塗布量は１．０×１０-5〜５．０×１０-3ｍｇ／ｍｍ2とすることが好ましく、抵抗膜６表面の凹部１４にオイル全量の０．１質量％以上が存在することが好ましく、１０質量％以上が存在することが更に好ましい。
【００３１】
本例のポジションセンサ２においては、抵抗膜６表面の凹部１４にオイルの一部が存在するので、抵抗膜６表面の凸部１２上のオイル平均膜厚Ｔａを０．１〜１０μｍに減少させることができる。なお、抵抗膜６表面の凹凸形状のピッチ間隔Ｃは１〜２０μｍが好ましい。
【００３２】
抵抗膜６表面の凹部１４はオイル溜りとして機能し、抵抗膜６表面においてオイル切れが起こりにくくなる。
【００３３】
図３は、本発明のポジションセンサの他の例であって、抵抗膜表面に任意のピッチ幅の平行溝を削設させたものを示す概略図であり、(ａ)は、その平面図であり、(ｂ)は、(ａ)におけるＡ〜Ａ線に沿った側面断面図である。
【００３４】
図３において２２はポジションセンサであり、凹部に相当する平行溝２４は、その長さ方向を電位勾配方向Ｘに沿って形成されている。各平行溝２４間は平行凸部２６が形成されている。ピッチ間隔Ｑは１〜２０μｍが好ましい。
【００３５】
図３において電位勾配方向Ｘは摺動子の摺動方向でもあり、平行溝２４は摺動子の摺動方向と角度を持っても良い。
【００３６】
なお、図３の平行溝の代わりに図４に示すようにクロスカット状の溝を削設させても良い。
【００３７】
図４は、本発明のポジションセンサの更に他の例であって、抵抗膜表面に任意のピッチ幅のクロスカット状の溝を削設させたものを示す概略図であり、(ａ)は、その平面図であり、(ｂ)は、(ａ)におけるＢ〜Ｂ線に沿った側面断面図である。
【００３８】
図４において２１はポジションセンサであり、凹部に相当するクロスカット状の溝２３が形成されている。各クロスカット状の溝２３間は凸部２５が形成されている。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を具体化した実施例について説明する(図１、２の概略断面図と、その説明参照)。
【００４０】
実施例１
図１の概略断面図に示すように、絶縁基板４面に抵抗膜６を形成した。この抵抗膜６表面を、研磨粉で研磨し、表面粗度Ｒｚが１．４μｍの抵抗膜６を得た。この抵抗膜６表面に、フッ素オイル８を１．４ｍｇ／ｍｍ2塗布し、凹部１４中のオイル量が塗布オイル全量の２０質量％であり、凸部１２上のオイル平均膜厚Ｔａが０．５μｍのオイル膜が形成されたポジションセンサ２を得た。
【００４１】
得られたポジションセンサは、摺動ノイズによる波形異常が若干発生し、マイクロリニアリティのスペックから僅かに外れたものの、１００００ｒｐｍで６０分、平均回転径１０ｃｍで遠心分離機に掛けたところ、波形異常はなくなり、マイクロリニアリティもスペック範囲の±０．５％／０．２度(回転式の場合)内に入った。
【００４２】
更に、以下の条件において長期耐久テストを行った。
【００４３】
長期耐久テスト条件  ：  １２０℃
全回転角の７０％、往復回転動、周期３Ｈｚ
長期耐久テストの結果、１２０万回の摺動後の摺動抵抗は接触抵抗で４０００Ω以下であり、長期耐久性能が高いものであった。
【００４４】
実施例２
図１の概略断面図に示すように、絶縁基板４面に抵抗膜６を形成した。この抵抗膜６表面を、研磨粉で研磨し、表面粗度Ｒｚが２μｍの抵抗膜６を得た。この抵抗膜６表面に、フッ素オイル８を０．２９ｍｇ／ｍｍ2塗布し、凹部１４中のオイル量が塗布オイル全量の３０質量％であり、凸部１２上のオイル平均膜厚Ｔａが０．１μｍのオイル膜が形成されたポジションセンサ２を得た。
【００４５】
得られたポジションセンサは、波形異常は無く、マイクロリニアリティもスペック範囲の±０．５％／０．２度(回転式の場合)内であった。
【００４６】
更に、以下の条件において長期耐久テストを行った。
【００４７】
長期耐久テスト条件  ：  １２０℃
全回転角の７０％、往復回転動、周期３Ｈｚ
長期耐久テストの結果、２００万回の摺動後の摺動抵抗は接触抵抗で４０００Ω以下であり、長期耐久性能が高いものであった。
【００４８】
比較例１
図５の概略断面図に示すように、絶縁基板２４面に抵抗膜２６を形成した。この抵抗膜２６表面を、研磨粉で研磨し、表面粗度Ｒｚが０．６μｍ、凸部凹部のほとんど無い平滑な表面の抵抗膜２６を得た。この抵抗膜２６表面に、フッ素オイル２８を３．６ｍｇ／ｍｍ2塗布し、オイル平均膜厚Ｔｂが１３μｍのオイル膜が形成されたポジションセンサ２２を得た。
【００４９】
得られたポジションセンサは、摺動ノイズによる波形異常が発生し、マイクロリニアリティもスペックから外れた。しかも、１００００ｒｐｍで６０分、平均回転径１０ｃｍで遠心分離機に掛けても、波形異常はなくならず、マイクロリニアリティもスペック範囲の±０．５％／０．２度(回転式の場合)から外れたままであった。
【００５０】
更に、以下の条件において長期耐久テストを行った。
【００５１】
長期耐久テスト条件  ：  １２０℃
全回転角の７０％、往復回転動、周期３Ｈｚ
長期耐久テストの結果、１００００回の摺動後の摺動抵抗は接触抵抗で４０００Ω以上であり、長期耐久性能が低いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】抵抗膜の表面に凹凸を形成した本発明のポジションセンサの一例を示す概略断面図である。
【図２】十点平均粗さの測定手順の一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明のポジションセンサの他の例であって、抵抗膜表面に任意のピッチ幅の平行溝を削設させたものを示す概略図であり、(ａ)は、その平面図であり、(ｂ)は、(ａ)におけるＡ〜Ａ線に沿った側面断面図である。
【図４】本発明のポジションセンサの更に他の例であって、抵抗膜表面に任意のピッチ幅のクロスカット状の溝を削設させたものを示す概略図であり、(ａ)は、その平面図であり、(ｂ)は、(ａ)におけるＢ〜Ｂ線に沿った側面断面図である。
【図５】抵抗膜の表面の平滑な従来のポジションセンサの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
２、２１、２２、３２  ポジションセンサ
４、３４  絶縁基板
６、３６  抵抗膜
８、３８  オイル
１０、４０  摺動子
１２  抵抗膜表面の凸部
１４  抵抗膜表面の凹部
２３  クロスカット状の溝
２４  平行溝
２５  各クロスカット状の溝間に形成された凸部
２６  平行凸部
Ｃ  凹凸形状のピッチ間隔
Ｌ  粗さ曲線の平均線の長さ方向に沿った基準長さ
Ｍ  粗さ曲線の平均線
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5  最も高い山頂
Ｑ  平行溝のピッチ間隔
Ｒ  抵抗膜表面の粗さ曲線
Ｒｚ  抵抗膜表面の粗度
Ｔａ  抵抗膜表面の凸部上のオイル平均膜厚
Ｔｂ  抵抗膜表面のオイル平均膜厚
Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5  最も低い谷底
Ｘ  電位勾配方向
Ｙｐ1、Ｙｐ2、Ｙｐ3、Ｙｐ4、Ｙｐ5  最も高い山頂における標高
Ｙｖ1、Ｙｖ2、Ｙｖ3、Ｙｖ4、Ｙｖ5  最も低い谷底における標高
【図１】
2007317971.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007317971.tif 000006
【図５】
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