(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成した位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスロットルシャフトの位置を検出するために利用される位置センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両などの内燃機関はエンジンに流入する空気の量を制限するためにスロットル弁を用いており、このスロットル弁を開くと空気を多く吸い込み、閉じると空気の吸い込みが少なくなってエンジンの速度制御が行われるようになっている。このスロットル弁はアクセルペダルに連結されていてアクセルペダルの踏み込み量によって開閉制御されるようになっている。
【０００３】
従来のこの種の位置センサとしては、特開平７−１５１５０８号公報に開示されているものが知られている。
【０００４】
以下、従来の位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図８は従来の位置センサの内部構造を示した上面図、図９は同位置センサの側断面図である。
【０００６】
図８、図９において、１は有底円筒状の樹脂製のケースで、このケース１の外側面には外方に突出するようにコネクタ部２を設け、かつこのコネクタ部２にはコネクタ端子３を設けており、そしてこのコネクタ端子３は一端部を前記ケース１の内側に配設するとともに、他端部を前記コネクタ部２内において外方に向かって突出させている。４はフィルム状の抵抗体基体で、この抵抗体基体４は前記ケース１の内壁面に当接するように設けられているとともに、この抵抗体基体４の前記ケース１の内壁に当接しない面には抵抗皮膜（図示せず）と、この抵抗皮膜と電気的に接続された電極（図示せず）とを設けている。５は金属製の板バネで、この板バネ５は前記ケース１の開口部側より挿入され、そしてこの板バネ５により前記抵抗体基体４の電極（図示せず）を前記ケース１の内側で前記コネクタ端子３の一端部に圧接させている。６は樹脂製のロータで、このロータ６は前記ケース１の内側に回動可能に収納されるとともに、側面に刷子７を設けており、かつこの刷子７は前記抵抗体基体４の抵抗皮膜（図示せず）上を摺動するものである。また前記ロータ６の内側には凹部８を設けており、この凹部８に相手側回転スロットルシャフト（図示せず）を嵌合させるものである。９は金属製のカバーで、このカバー９は前記ケース１の開口部を閉塞するとともに、略中央に孔１０を設けており、この孔１０に相手側回転スロットルシャフト（図示せず）を挿通するものである。
【０００７】
以上のように構成された従来の位置センサについて、次にその動作を説明する。
【０００８】
内燃エンジン近傍の相手側回転スロットルシャフト（図示せず）を前記ロータ６の凹部８に圧入すると、この相手側回転スロットルシャフト（図示せず）の回転と同期して前記ロータ６が回転し、そしてこのロータ６に取り付けた刷子７が抵抗体基体４の抵抗皮膜（図示せず）との接触位置を変えることにより、コネクタ端子３に刷子７の接触位置に応じた出力電圧が得られ、この出力電圧の変動を信号としてエンジン内に噴射される燃料の量をコントロールするものである。
【０００９】
ここで、この種の位置センサの寿命を向上させる場合、従来の位置センサにおいては、図１０に示すように、抵抗体基体４における抵抗皮膜１１の上面に、例えば筆（図示せず）等により１０μｍ以上の潤滑材料１２を塗布することにより、刷子７と抵抗体基体４における抵抗皮膜１１との摩擦係数が小さくなるようにして、位置センサの長寿命化を図っていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、抵抗体基体４の抵抗皮膜１１の上面に潤滑材料１２を筆などにより塗布する構成としているため、潤滑材料１２の膜厚が１０μｍ以上となり、その結果、位置センサの周囲の雰囲気温度が−４０℃以下になると、前記潤滑材料１２の粘度が上昇するため、絶縁物であるこの潤滑材料１２が刷子７と抵抗体基体４の抵抗皮膜１１との間に介在することになり、これにより、刷子７と抵抗体基体４における抵抗皮膜１１との間の接触抵抗が１．８ｋΩ以上となるため、位置センサの出力特性が不安定になってしまうという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、長寿命で、かつ周囲の雰囲気温度が−４０℃に低下しても出力特性が不安定になるということがない位置センサを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の位置センサは、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、長寿命で、かつ周囲の雰囲気温度が−４０℃に低下しても出力特性が不安定になるということがない位置センサを提供することができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成しているため、刷子が抵抗体基体における抵抗皮膜上を摺動して抵抗皮膜が摩耗すると、抵抗皮膜中の潤滑材料が抵抗皮膜の表面に析出することになり、その結果、抵抗皮膜上の潤滑材料の厚みを０．０５μｍ〜０．５μｍにしても刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摩擦係数は小さくなるため、位置センサの周囲の雰囲気温度が−４０℃以下になって、潤滑材料の粘度が上昇しても、刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との間の接触抵抗値は０．２ｋΩ以下となり、これにより、位置センサの出力特性が不安定になるということはないという作用を有するものである。
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態における位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態における位置センサの分解斜視図、図２は同位置センサの側断面図、図３は同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図である。図１〜図３において、２１はガラス繊維を混入したポリブチレンテレフタレートなどの耐熱性機械強度の優れた合成樹脂で構成された有底円筒状のケースで、このケース２１には外側面の一部から外方に突出するようにコネクタ部２２を設けており、かつこのコネクタ部２２内には数本の外部接続用のコネクタ端子２３がインサート成形により一体に組み込まれている。そして前記コネクタ端子２３は一端部を前記ケース２１の内部に表出させるとともに、他端部を前記ケース２１のコネクタ部２２内において外方へ向かって突出させている。そしてまた前記ケース２１の外周面にはリング状のフランジ２４が形成され、かつこのフランジ２４の一部の相対向する位置には取付穴２５を有する取付部２６を設けている。さらに前記ケース２１の内側面の近傍に位置して板バネ挿入部２７を設けている。２８は樹脂製の抵抗体基体で、この抵抗体基体２８は前記ケース２１の内壁面に設けられるとともに、この抵抗体基体２８の一端部はケース２１の板バネ挿入部２７に挿入されている。また前記抵抗体基体２８のケース２１の内側面に当接しない面には抵抗皮膜２９とこの抵抗皮膜２９と電気的に接続される電極３０とを設けている。そして前記抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９の上面には厚みが０．０５μｍ〜０．５μｍで、かつ分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料３１を設けている。さらに前記抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９中にも、分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料３１を設けている。３２はＶ字状の金属製の板バネで、この板バネ３２により前記抵抗体基体２８の電極３０を前記ケース２１の内側で前記コネクタ端子２３の一端部に圧接させている。３３は樹脂製のロータで、このロータ３３は前記ケース２１の内側に回動可能に収納されるとともに側面に刷子３４を設けており、かつこの刷子３４は前記抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９上を前記潤滑材料３１を掻き分けるようにしながら摺動するものである。また前記ロータ３３の内側には相手側回転スロットルシャフト（図示せず）と嵌合する凹部３３ａを設けている。３５は樹脂製のカバーで、このカバー３５は前記ケース２１の開口部を閉塞するとともに、略中央に孔３６を設けており、この孔３６に相手側回転スロットルシャフト（図示せず）を挿通するものである。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における位置センサについて、次にその製造方法を説明する。
【００１７】
まず、成形金型（図示せず）に三本のコネクタ端子２３を設置した後、成形金型（図示せず）に約２６０℃で溶融されたポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂を流し込み、室温で冷却してケース２１を形成する。
【００１８】
次に、ポリアミド酸１５〜１９ｗｔ％とＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤６１〜７８ｗｔ％からなるポリイミド樹脂などのバインダー樹脂（図示せず）と、１〜１６ｗｔ％のカーボンなどの導電材料（図示せず）と、２〜９ｗｔ％のフッ素オイルからなる潤滑材料３１とを配合したものを、３本ロールミル（図示せず）等で混練分散させて抵抗ペースト（図示せず）を製造する。
【００１９】
次に、ポリイミドなどの樹脂からなるフィルム状の抵抗体基体２８に前記抵抗ペースト（図示せず）を印刷し、約２４０〜２７０℃で約１〜１２６分間焼成することにより、抵抗皮膜２９を形成する。この場合、抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９を構成する材料にフッ素オイルなどの潤滑材料３１を予め配合して混練分散させるようにしているため、抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９の表面に少なくとも潤滑材料３１を介在させることが容易に行えるという作用効果を有するものである。
【００２０】
次に、前記抵抗皮膜２９を設けた抵抗体基体２８に銀およびポリイミドなどのバインダー樹脂を含有したペースト（図示せず）を印刷し、約２４０〜２７０℃で約１〜１２６分間焼成することにより、電極３０を前記抵抗体基体２８に形成する。
【００２１】
次に、前記ケース２１の上方より抵抗体基体２８を前記ケース２１の内側面に挿入する。
【００２２】
次に、板バネ３２をケース２１の板バネ挿入部２７に上方より挿入し、前記抵抗体基体２８の電極３０を前記ケース２１のコネクタ端子２３の一端部に圧接させる。
【００２３】
次に、前記抵抗体基体２８および板バネ３２を設けた前記ケース２１の内側に上方よりあらかじめ刷子３４を固着したロータ３３を挿入して収納した後、前記ケース２１の開口部をカバー３５で閉塞する。
【００２４】
以上のようにして製造された本発明の一実施の形態における位置センサについて、次にその動作を説明する。
【００２５】
内燃エンジン近傍の相手側回転スロットルシャフト（図示せず）に位置センサにおけるロータ３３の凹部３３ａを位置合わせしながら圧入し、ケース２１の取付部２６を利用してスロットルボディ本体（図示せず）にケース２１を固定し組み込みを完了する。相手側回転スロットルシャフト（図示せず）はアクセルを踏み込んだり離したりすることによる回転と同期して回転するため、前記相手側回転スロットルシャフト（図示せず）とともに、前記ロータ３３が回転し、そしてこのロータ３３に取り付けた刷子３４が抵抗体基体２８の抵抗皮膜２９との接触位置を変えることにより、前記コネクタ端子２３に接触位置に応じた出力電圧が得られ、この出力電圧の変動を信号としてエンジン内に噴射される燃料の量をコントロールするものである。
【００２６】
ここで、位置センサの周囲の雰囲気温度が−４０℃まで低くなった場合を考えて見ると、本発明の一実施の形態における位置センサにおいては、抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９中に潤滑材料３１を内在させ、かつこの潤滑材料３１は少なくとも抵抗皮膜２９の表面に存在させるようにしているため、刷子３４が抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９上を摺動して抵抗皮膜２９が摩耗すると、抵抗皮膜２９中の潤滑材料３１が抵抗皮膜２９の表面に析出することになり、その結果、図４、図５および（表１）に示すように、抵抗皮膜２９上の潤滑材料３１の分子量を３０００〜１５０００にするとともに、潤滑材料３１の厚みを０．０５μｍから０．５μｍとしても、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との摩擦係数が小となるため、位置センサにおける周囲の雰囲気温度が−４０℃以下になって、潤滑材料３１の粘度が上昇しても、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との間の接触抵抗値は０．２ｋΩ以下となり、これにより、位置センサの出力特性が不安定になるということはないという作用効果を有するものである。この場合、前記潤滑材料３１の分子量は３０００〜１５０００としたが、分子量が約３０００の場合においては、潤滑材料３１の粘度が高くなるため、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との接触抵抗値が大きくなるとともに、潤滑材料３１の沸点が高くなって潤滑材料３１が揮発しにくくなるもので、これにより、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との摺動回数が大きくなるものである。一方、潤滑材料３１の分子量が１５０００の場合には、潤滑材料３１の沸点が低くなるとともに、潤滑材料３１の粘度が小さくなるため、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との接触抵抗値は小さくなるものである。すなわち、潤滑材料３１の分子量を３０００〜１５０００としているため、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との接触抵抗値を小さくすることができるとともに、刷子３４と抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９との摺動回数の長寿命化が図れるという作用効果を有するものである。
【００２７】
【表１】
0004089069.tif 000002
【００２８】
また抵抗皮膜２９上の潤滑材料３１の分子量を３０００〜１５０００にするとともに、潤滑材料３１の厚みを０．０５μｍから０．５μｍとした場合、常温の雰囲気において、抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９上で刷子３４を摺動させると、図６、図７および（表２）に示すように、２０００万回以上の摺動が可能となるものであり、これにより、位置センサの長寿命化が図れるものである。
【００２９】
【表２】
0004089069.tif 000003
【００３０】
そしてまた潤滑材料３１をフッ素オイルで構成しているため、位置センサの周囲の雰囲気温度が上昇しても潤滑材料３１の揮発量は少なくなり、その結果、抵抗体基体２８における抵抗皮膜２９上に潤滑材料３１を長時間にわたって存在させることができるという作用効果を有するものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置センサは、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が３０００〜１５０００であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に０．０５μｍ〜０．５μｍの厚みで存在するように構成しているため、刷子が抵抗体基体における抵抗皮膜上を摺動して抵抗皮膜が摩耗すると、抵抗皮膜中の潤滑材料が抵抗皮膜の表面に析出することになり、その結果、抵抗皮膜上の潤滑材料の厚みを０．０５μｍ〜０．５μｍにしても刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摩擦係数が小さくなるため、位置センサの周囲の雰囲気温度が−４０℃以下になって、潤滑材料の粘度が上昇しても、刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との間の接触抵抗値は０．２ＫΩ以下となり、これにより、出力特性が不安定になることはない位置センサを提供できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における位置センサの分解斜視図
【図２】  同位置センサの側断面図
【図３】  同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図
【図４】  本発明の一実施の形態における位置センサの潤滑材料の厚みの変動に応じた刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との接触抵抗値を示す図
【図５】  本発明の一実施の形態における位置センサの潤滑材料の分子量の変動に応じた刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との接触抵抗値を示す図
【図６】  本発明の一実施の形態の位置センサにおける抵抗体基体の潤滑材料の厚みの変動に応じた常温時における刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摺動回数を示す図
【図７】  本発明の一実施の形態の位置センサにおける抵抗体基体の潤滑材料の分子量の変動に応じた常温時における刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摺動回数を示す図
【図８】  従来の位置センサにおけるカバーをはずした状態を示すケースの上面図
【図９】  同位置センサの側断面図
【図１０】  同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図
【符号の説明】
２１  ケース
２２  コネクタ部
２８  抵抗体基体
２９  抵抗皮膜
３０  電極
３１  潤滑材料
３３  ロータ
３４  刷子
３５  カバー
【図１】
0004089069.tif 000004
【図２】
0004089069.tif 000005
【図３】
0004089069.tif 000006
【図４】
0004089069.tif 000007
【図５】
0004089069.tif 000008
【図６】
0004089069.tif 000009
【図７】
0004089069.tif 000010
【図８】
0004089069.tif 000011
【図９】
0004089069.tif 000012
【図１０】
0004089069.tif 000013