JP2005337745A - 回転位置検出装置、アクチュエータ装置およびパターン基板 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑えて容易に製作することが可能であり、それでいて高精度な位置検出を可能とする回転位置検出装置を提供する。
【解決手段】モータにより回転される歯車に設けられ、該歯車とともに回転するパターン基板７０と、該パターン基板７０に形成された導電パターンに摺接するブラシとを備え、パターン基板７０上の導電パターンにブラシを接触させて得られる電気的信号に基づいて歯車の回転位置を検出する回転位置検出装置において、パターン基板７０に形成する導電パターンを抵抗体よりなる抵抗パターン７２のみによって形成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えばモータアクチュエータ等における歯車の回転位置をパターン基板に形成された導電パターンを用いて電気的に検出する回転位置検出装置、および同検出装置を備えたアクチュエータ装置、ならびにパターン基板に関するものである。

従来、車載エアコン等にあっては、モータにより駆動されるアクチュエータの作動軸（出力ギヤ）は空調用ダクト内に設けられたダンパと連結されており、同モータの駆動および停止に基づいてダンパが開閉される。即ち、ダンパの開度量はアクチュエータの作動軸の回転角度（出力ギヤの回転位置）に基づいて調節される。このようなアクチュエータには、出力ギヤの回転位置を該出力ギヤに取り付けたパターン基板（いわゆるポテンショメータ）に位置検出用ブラシを接触して得られる電圧によって検出する回転位置検出装置が一般に備えられている（例えば特許文献１参照）。

図１２は、こうした回転位置検出装置を備える従来のアクチュエータ（装置）の一構成例を示す分解斜視図である。なお、このアクチュエータは、上記した例えば車載エアコン等のダンパ制御に用いられるアクチュエータである。

アクチュエータ１０は、ハウジング２０に、モータ３０と、ギヤ機構（歯車機構）４０と、回転位置検出装置５０とが収容されて構成されている。ハウジング２０はケース部２１と該ケース部２１を覆うカバー部２２とから構成されており、モータ３０、ギヤ機構４０および回転位置検出装置５０はケース部２１に取り付けられている。

ギヤ機構４０は、ウォームギヤ４１と、減速ギヤ部４２と、出力ギヤ４３とが連結されて構成されている。ウォームギヤ４１はモータ３０の出力軸３１に取り付けられており、モータ３０とともに回転する。減速ギヤ部４２は第１ギヤ４２ａと第２ギヤ４２ｂとから構成されており、第１ギヤ４２ａはウォームギヤ４１および第２ギヤ４２ｂと噛合され、第２ギヤ４２ｂは出力ギヤ４３と噛合される。出力ギヤ４３には、ハウジング２０（ケース部２１）の出力孔２１ａから外部に突出する回転軸（出力軸）４３ａが一体的に形成されており、この回転軸４３ａの端部に、図示しないダンパが連結されるようになっている。このようなギヤ機構４０において、モータ３０のトルクは、ウォームギヤ４１、減速ギヤ部４２（第１ギヤ４２ａ，第２ギヤ４２ｂ）を介して出力ギヤ４３に伝達され、この出力ギヤ４３の回転軸４３ａを介してダンパに伝達される。

回転位置検出装置５０は、パターン基板５１と、導電ユニット５２とから構成されている。パターン基板５１は、出力ギヤ４３の一方の面（図中、ケース部２１側の面）に固定されており、出力ギヤ４３とともに回転する。図１３に示すように、パターン基板５１は、該基板５１の径方向に所定の間隔を隔てて並んで形成される略円弧状の導電部５３（一部リング状（円状）の部分を含む），５４と、それら両導電部５３，５４の間に形成される略円弧状の抵抗部５５とを有している。ここで、導電部５３，５４は、図示しない制御部からの電圧が供給される電極部として形成されており、抵抗部５５は、これらの導電部５３，５４と比較して抵抗値が高く抵抗器として形成されている。

詳述すると、導電部５３は、パターン基板５１の内周縁に沿ってリング状に形成されるリング部５３ａと、該リング部５３ａの一部から径方向外側に延出して形成される延出部５３ｂと、該延出部５３ｂの外端部から同基板５１の外周縁に沿って円弧状に形成される円弧部５３ｃとを有して形成されている。これに対し、導電部５４は、パターン基板５１の径方向に沿って上記導電部５３のリング部５３ａと円弧部５３ｃとの間の列に、それらと所定の間隔を隔てて形成される略円弧状の円弧部５４ａと、該円弧部５４ａの一端から径方向外側に延出して形成される延出部５４ｂとを有して形成されている。そして、抵抗部５５は、パターン基板５１の外周縁に沿ってこれら両導電部５３，５４の間に円弧状に形成され、その長手方向の両端において上記導電部５３の円弧部５３ｃと上記導電部５４の延出部５４ｂとに電気的に接続されている。このようなパターン基板５１は、一般にはポテンショメータと呼ばれている。

図１２に示すように、導電ユニット５２は、パターン基板５１に摺接可能に配置されるブラシ５６，５７，５８と、図示しない外部電源と接続される複数のコネクタピン５９と、モータ３０の端子３２，３３と接続される給電端子６０，６１とを有して構成されている。各ブラシ５６，５７，５８はコネクタピン５９と電気的に接続されており、導電ユニット５２がケース部２１に固定されると、各ブラシ５６，５７，５８がパターン基板５１に摺接するようになっている。具体的には、各ブラシ５６，５７，５８の先端部にはパターン基板５１に摺接する接点部５６ａ，５７ａ，５８ａが形成されており、接点部５６ａは導電部５３に、接点部５７ａは導電部５４に、接点部５８ａは抵抗部５５にそれぞれ摺接するようになっている。

次に、このアクチュエータ１０における従来の回転位置検出装置５０の動作態様を図１４ならびに図１５を参照しながら説明する。
図１４（ａ）は、アクチュエータ１０の概略的な電気接続構成を示す回路図である。また、図１４（ｂ）は、上述した図１３に示す従来のパターン基板５１（ポテンショメータ）の原理構成を示すものであり、先の構成と電極の形状は異なるものの、実質的には同様の作用を奏する構成となっている。したがって、図１３と同様な構成部分については同一の符号を付して、ここでは説明の便宜上、この図１４（ｂ）を参照しながらパターン基板５１について説明する。

図１４（ａ）に示すように、パターン基板５１に電極部として形成されている導電部５３，５４には、それらに摺接されるブラシ５６，５７の接点部５６ａ，５７ａを通じて、図示しない制御部からプラス（＋）側電圧とマイナス（−）側電圧とがそれぞれ供給される。また、抵抗部５５には、上記したようにブラシ５８の接点部５８ａが摺接される。このような電気接続状態にあっては、導電部５４にプラス側電圧を供給する接点部５６ａと、抵抗部５５に摺接する接点部５８ａと、導電部５３にマイナス側電圧を供給する接点部５７ａとの間にそれぞれ一定電圧が印加されることとなる。

今、モータ３０の駆動により出力ギヤ４３が回転されると、この出力ギヤ４３とともにパターン基板５１が回転する。すると、このパターン基板５１の回転に伴って、導電部５３，５４および抵抗部５５にそれぞれ摺接するブラシ５６，５７，５８の接点部５６ａ，５７ａ，５８ａの位置（接点位置）が変わる。この結果、各接点部５６ａ，５７ａ，５８ａの位置によって接点部５６ａと接点部５８ａとの間の抵抗値と接点部５７ａと接点部５８ａとの間の抵抗値が変化し、それに伴ってこの間の電圧値が各々変化する。

例えば、パターン基板５１が図１４（ｂ）に示す矢印Ａの方向に回転する場合、接点部５６ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗部５５）の長さは長くなり、それら両接点部５６ａ，５８ａ間の抵抗値は大きくなる一方、接点部５７ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗部５５）の長さは短くなり、それら両接点部５７ａ，５８ａ間の抵抗値は小さくなる。また、これとは逆に、パターン基板５１が矢印Ｂの方向に回転する場合は、接点部５６ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗部５５）の長さは短くなり、それら両接点部５６ａ，５８ａ間の抵抗値は小さくなる一方、接点部５７ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗部５５）の長さは長くなり、それら両接点部５７ａ，５８ａ間の抵抗値は大きくなる。

制御部では、こうした両接点部５６ａ，５８ａ間、および両接点部５７ａ，５８ａ間の抵抗値の変化を接点部５８ａに現れる電圧変化（ポテンショ電圧）として検出している。即ち、図１５に示すように、ポテンショ電圧は、抵抗部５５と接点部５８ａとの接点位置の移動に伴って変化する上記抵抗値に応じて比例変化し、制御部は、このポテンショ電圧を検出することによって、パターン基板５１が設けられた出力ギヤ４３の回転位置、即ち、回転軸（出力軸）４３ａの角度を検出する。そして、この回転軸４３ａの回転位置に基づいてダンパの開閉状態を判定するようになっている。

次に、上記従来のパターン基板５１（図１３、図１４（ｂ））の製造方法（工程）について図１６を参照しながら説明する。
図１６に示すように、パターン基板５１の製作に必要な各種材料を入荷後、まず［工程１］において、基板上に導電部５３，５４（電極部）を形成する。

ここで、この［工程１］の処理態様としては２種類あり、下記のいずれかの態様によって導電部５３，５４の形成を行う。まず、第１の態様としては、基板上に導電ペーストを塗布することによって導電部５３，５４（電極部）の形成を行う方法がある。これは具体的には、電極印刷［工程１−１Ａ］と、電極乾燥［工程１−２Ａ］との２工程から成る。即ち、基板上の所定領域（電極部を形成する領域）に導電ペーストを塗布（印刷）した後、それを乾燥させることによって導電部５３，５４の形成を行う。また、第２の態様としては、導電部５３，５４（電極部）をエッチングによって形成する方法がある。これは、具体的には、パターンマスキング［工程１−１Ｂ］とパターンエッチング［工程１−２Ｂ］との２工程から成る。即ち、基板上（全面）に銅箔等を形成し、そのうち不要部分をエッチングにより削りとることによって導電部５３，５４の形成を行う。

次に［工程２］において、基板上に抵抗部５５を形成する。これは具体的には、抵抗部５５（抵抗器）となり得る導電ペーストを塗布（印刷）する抵抗印刷［工程２−１］と、その乾燥を行う抵抗乾燥［工程２−２］との２工程から成る。

次に［工程３］において、導電部５３，５４および抵抗部５５の形成部位を含むパターン基板５１を実際の組み付け寸法に対応させて基板から分割する。その後［工程４］において、このパターン基板５１における導電部５３，５４および抵抗部５５の寸法精度ならびに位置精度を検査し、この検査によって、適合品と判定された製品（パターン基板５１）については出荷に至る。
特開平８−７０５５３号公報

ところで、上記のような従来のパターン基板５１を製作する製造工程（図１６）にあっては、各導電部５３，５４（電極部）を形成する［工程１］や、抵抗部５５を形成する［工程２］や、基板分割を行う［工程３］において、それぞれ僅かながらも寸法公差が発生する。こうした各工程における累計的な寸法公差は、製品（パターン基板５１）の精度（位置検出精度）低下を招く要因となる。

こうした累計的な寸法公差を抑制するには、図１７に示すように、抵抗部５５を形成する［工程２］にあっては、先に形成した各導電部５３，５４（電極部）に対して抵抗部５５の形成位置を精度良く合わせ込むことが要求される。また、基板分割を行う［工程３］にあっては、各導電部５３，５４の寸法公差、さらには抵抗部５５の寸法公差を考慮してパターン基板５１の分割を行うことが要求される。しかしながら、各工程において、こうした寸法および位置の精度管理を行うことは極めて煩雑であり、それによって製造期間の増大、ひいては製造コストの増大を招いていた。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを抑えて容易に製作することが可能であり、それでいて高精度な位置検出を可能とする回転位置検出装置、アクチュエータ装置、およびパターン基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータにより回転される歯車に設けられ、該歯車とともに回転するパターン基板と、該パターン基板に形成された導電パターンに摺接するブラシとを備え、前記導電パターンに前記ブラシを接触して得られる電気的信号に基づいて前記歯車の回転位置を検出する回転位置検出装置において、前記パターン基板に形成する前記導電パターンを抵抗体よりなる抵抗パターンのみによって形成したことを要旨とする。

この構成によれば、パターン基板には、位置検出用の導電パターンとして抵抗パターンのみが形成される。これにより、パターン基板の構成を極めて簡素な構成とすることができ、同パターン基板を製造コストの増大を招くことなく容易に製作することが可能となる。また本構成では、パターン基板に抵抗パターンのみを形成すればよいため、従来必要としていた電極形成の工程を不要とすることができる。これにより、同工程を実施することによる累計的な寸法公差によって、パターン基板の寸法精度の低下、即ち位置検出精度の低下が生じることを回避することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転位置検出装置において、前記抵抗パターンは、前記歯車の回転軸心を中心としてそれぞれ異なる径にて形成され、且つ、径方向に互いに離間して配置される円状または円弧状の複数のパターン形成部が直列的に連なるよう導通接続されてなる、ことを要旨とする。

このように、抵抗パターンの形状としては、例えば、それぞれ異なる径にて形成される円状または円弧状の複数のパターン形成部を径方向に互いに離間して配置し、これらの各パターン形成部を直列的に連なるよう導通接続した形状のものを採用することができる。このように形成された抵抗パターンは、いわゆる略一筆書きの形状を有している。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転位置検出装置において、前記複数のパターン形成部は、第１のブラシを介して高電位側電圧が供給される第１のパターン形成部と、第２のブラシを介して低電位側電圧が供給される第２のパターン形成部と、前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部との間に介在されて、それらに対し前記直列的に導通接続される第３のパターン形成部と、を少なくとも含み、前記第３のパターン形成部には、前記パターン基板の回転に伴って、前記第１のブラシと前記第１のパターン形成部との接点と、前記第２のブラシと前記第２のパターン形成部との接点との間で変化する抵抗値に応じた相対的な電圧変化を検出する第３のブラシが摺接される、ことを要旨とする。

この構成によれば、第１のパターン形成部と第１のブラシとの接点と、第３のパターン形成部と第３のブラシとの接点と、第２のパターン形成部と第２のブラシとの接点との間の抵抗値はパターン基板の回転に伴って変化（増加または減少）し、それによって第３のパターン形成部と第３のブラシとの接点に現れる電圧は相対的に変化するようになる。したがって、この電圧を検出することにより歯車の回転位置を検出することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の回転位置検出装置において、前記第１のパターン形成部、前記第２のパターン形成部および前記第３のパターン形成部はそれぞれ円弧状に形成されており、前記抵抗パターンは、前記第３のパターン形成部の円弧の両端部に、前記第１のパターン形成部の円弧の一端部と前記第２のパターン形成部の円弧の一端部とがそれぞれ接続されてなる、ことを要旨とする。

この構成によれば、第１〜第３のパターン形成部をそれぞれ円弧状に形成する場合には、第３のパターン形成部の円弧の両端部に、第１のパターン形成部の円弧の一端部と第２のパターン形成部の円弧の一端部とをそれぞれ接続することによって、各パターン形成部を直列的（略一筆書きの形状）に導通接続することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の回転位置検出装置において、前記第３のパターン形成部は、前記径方向において前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部との間に並んで配置されるように、該第１および第２のパターン形成部に対して前記直列的に導通接続される、ことを要旨とする。

この構成によれば、第３のパターン形成部が径方向に第１のパターン形成部と第２のパターン形成部との間に並んで配置されることによって、パターン基板上に導電性の異物が付着した場合であっても、こうした異物によって高電位側電圧が供給される第１のパターン形成部と低電位側電圧が供給される第２のパターン形成部とが短絡することによる焼損等の発生を極力回避することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の回転位置検出装置において、前記第３のパターン形成部は、前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部よりも前記径方向外側に配置されるように、該第１および第２のパターン形成部に対して前記直列的に導通接続される、ことを要旨とする。

この構成によれば、第３のパターン形成部が第１および第２のパターン形成部よりも径方向外側に配置されることによって、歯車に設けられたパターン基板に位置ずれ等が生じた場合であっても、それによる位置検出精度低下の影響を極力小さくすることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回転位置検出装置において、前記パターン基板は、前記抵抗パターンと、前記モータの作動範囲を規制するリミッタ電極とを有してなる、ことを要旨とする。

この構成によれば、パターン基板に抵抗パターンとともにモータの作動範囲を規制するリミッタ電極を設けたことによって、歯車の回転位置を同モータの作動範囲内にて検出することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回転位置検出装置をアクチュエータ装置に備えたことを要旨とする。
この構成によれば、製造コストを抑えて容易に製作することが可能であり、それでいて高精度な位置検出が可能なパターン基板を有した回転位置検出装置を備えるアクチュエータ装置を実現することができる。

請求項９に記載の発明は、モータにより回転される歯車に設けられ、外部から供給される電圧に基づいて前記歯車の回転位置に応じた電気的信号を発生させる導電パターンが形成されたパターン基板であって、前記導電パターンを、抵抗体よりなる抵抗パターンのみによって形成したことを要旨とする。

この構成によれば、製造コストを抑えて容易に製作することが可能であり、それでいて高精度な位置検出が可能なパターン基板を実現することができる。

この発明によれば、製造コストを抑えて容易に製作することが可能であり、それでいて高精度な位置検出を可能とする回転位置検出装置、アクチュエータ装置、およびパターン基板を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明を、例えば車載エアコンに用いられるアクチュエータ装置（以下「アクチュエータ」という）の回転位置検出装置に具体化した第１の実施の形態を図１〜図５に従って説明する。なお、この第１の実施の形態は、アクチュエータの回転位置検出装置を構成するパターン基板（いわゆるポテンショメータ）について説明するものであり、アクチュエータの全体構成は上記説明した図１２に示す構成と同様である。従って、図１２と同様な構成部分については同一名称および同一符号を付して説明する。

図１は、本実施の形態にかかるパターン基板の構成を示す平面図である。同図に示すように、本実施の形態のパターン基板７０は、半リング状のプリント基板（以下「基板」という）７１に抵抗体よりなる導電パターン（以下「抵抗パターン」という）７２が形成されて構成されている。この抵抗パターン７２は、所定の比抵抗を有する導電ペースト（導電材）を基板７１上に塗布（印刷）することによって形成される。

抵抗パターン７２は、それぞれ中心を同じくして半円弧状に形成され、且つ、径方向に互いに離間して配置される３つの第１円弧部７３、第２円弧部７４および第３円弧部７５と、これら各円弧部７３，７４，７５を直列的に導通接続する接続部７６，７７とを有して構成されている。各円弧部７３，７４，７５のうち、第１円弧部７３は、最も小さな径（円弧径、以下同様）で形成されて基板７１の中心側に配置されており、第２円弧部７４は、この第１円弧部７３よりも大きな径で同第１円弧部７３の径方向外側に所定の間隔を隔てて配置されている。また、第３円弧部７５は、この第２円弧部７４よりもさらに大きな径で同第２円弧部７４の径方向外側に所定の間隔を隔てて配置されている。

そして、第１円弧部７３は、その一方側の端部において第２円弧部７４と接続部７６を介して接続されており、第２円弧部７４は、同第１円弧部７３との接続側と反対側の端部において第３円弧部７５と接続部７７を介して接続されている。即ち、第１〜第３円弧部７３，７４，７５は、第１円弧部７３と第３円弧部７５との間に接続部７６と第２円弧部７４と接続部７７とが介在されて直列的に導通接続されている。言い換えれば、抵抗パターン７２は、略一筆書きの形状に形成されている。

このように構成された本実施の形態のパターン基板７０（ポテンショメータ）は、上述した図１２に示すアクチュエータ１０において、ギヤ機構（歯車機構）４０の出力ギヤ４３に固定される（具体的には図１２のパターン基板５１に代えて設けられる）。即ち、本実施の形態においては、このパターン基板７０と、該パターン基板７０に形成された抵抗パターン７２に摺接可能な複数のブラシ５６，５７，５８を有する導電ユニット５２とによって回転位置検出装置５０が構成されている。

次に、上記パターン基板７０に形成された抵抗パターン７２と、それに摺接する導電ユニット５２の各ブラシ５６，５７，５８（図１２）との電気的接続態様について、引き続き図１および図２の回路図を参照して説明する。

図１および図２に示すように、本実施の形態の抵抗パターン７２を構成する第１〜第３円弧部７３，７４，７５には、各ブラシ５７，５８，５６の接点部５７ａ，５８ａ，５６ａがそれぞれ摺接される。このうち、第３円弧部７５には接点部５６ａを通じて図示しない制御部からプラス（＋）側電圧（高電位側電圧）が供給され、第１円弧部７３には接点部５７ａを通じて同制御部からマイナス（−）側電圧（低電位側電圧）が供給されるようになっている。

即ち、本実施の形態において、接点部５６ａが摺接される第３円弧部７５と、接点部５８ａが摺接される第２円弧部７４と、接点部５７ａが摺接される第１円弧部７３との間にはそれぞれ一定電圧が印加されるようになっている。そして、このような電気接続状態において、本実施の形態では第２円弧部７４に摺接する接点部５８ａに現れる電圧がポテンショ電圧として同制御部により検出されるようになっている。なお、本実施の形態において、第３円弧部７５は第１のパターン形成部を構成し、第１円弧部７３は第２のパターン形成部を構成し、第２円弧部７４は第３のパターン形成部を構成する。

今、アクチュエータ１０において、モータ３０の駆動により出力ギヤ４３が回転され、この出力ギヤ４３とともに本実施の形態のパターン基板７０が図１に示す矢印Ａの方向に回転される場合について考える。この場合、パターン基板７０の回転にともない、接点部５６ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗パターン７２）の長さは短くなる一方、接点部５８ａと接点部５７ａとの間に存在する抵抗体（抵抗パターン７２）の長さは長くなる。したがって、接点部５６ａと接点部５８ａとの間の抵抗値は小さくなり、接点部５８ａと接点部５７ａとの間の抵抗値は大きくなる。これにより、接点部５８ａに現れる電圧（ポテンショ電圧）は相対的に高くなる。

これとは逆に、パターン基板７０が図１に示す矢印Ｂの方向に回転される場合、接点部５６ａと接点部５８ａとの間に存在する抵抗体（抵抗パターン７２）の長さは長くなる一方、接点部５８ａと接点部５７ａとの間に存在する抵抗体（抵抗パターン７２）の長さは短くなる。したがって、接点部５６ａと接点部５８ａとの間の抵抗値は大きくなり、接点部５８ａと接点部５７ａとの間の抵抗値は小さくなる。これにより、接点部５８ａに現れる電圧（ポテンショ電圧）は相対的に低くなる。

従って、本実施の形態のパターン基板７０を用いれば、このような接点部５８ａの電圧（ポテンショ電圧）を検出することで、出力ギヤ４３の回転位置、即ち、回転軸４３ａの角度を検出することができ、これにより該回転軸４３ａに連結されたダンパ（図示略）の開閉状態を判定することが可能となる。ここで、図３に示すように、本実施の形態のパターン基板７０においては、第２円弧部７４と接点部５８ａとの接点位置の移動にしたがってポテンショ電圧が比例変化するようになっており、この比例変化するポテンショ電圧に基づいて回転軸４３ａの角度を検出するようになっている。

次に、本実施の形態のパターン基板７０の製造方法（工程）について図４および図５を参照しながら説明する。
図４および図５に示すように、本実施の形態では、パターン基板７０の製作に必要な各種材料を入荷した後、まず［工程１］において、基板７１上に抵抗パターン７２を形成する。なお、この処理では、抵抗パターン７２の第１円弧部７３と、第２円弧部７４と、第３円弧部７５と、接続部７６，７７とを一括して形成する。

ここで、この［工程１］の処理は、具体的には、抵抗体（抵抗パターン７２）となる導電材を塗布（印刷）する抵抗印刷［工程１−１］と、その乾燥を行う抵抗乾燥［工程１−２］との２工程からなる。

次に［工程２］において、上記抵抗パターン７２の形成部位を含むパターン基板７０を実際の組み付け寸法に対応させて基板７１から分割する。その後［工程３］において、このパターン基板７０における抵抗パターン７２の寸法精度ならびに位置精度を検査し、この検査の結果、適合品と判定された製品（パターン基板７０）については出荷に至る。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）パターン基板７０に略一筆書き状にてなる抵抗パターン７２を形成し、この抵抗パターン７２上の２個所の接点部５６ａ，５７ａ間に一定電圧を供給して、それら接点部５６ａ，５７ａ間において同抵抗パターン７２に摺接する接点部５８ａに現れる電圧変化をポテンショ電圧として検出するようにした。これによれば、パターン基板７０の構成を極めて簡易な構成としながらも、アクチュエータ１０の出力ギヤ４３の回転位置を精度良く検出することができる。

（２）パターン基板７０を抵抗パターン７２のみによる構成としたため、パターン基板７０の製造工程を簡素化することができる。即ち、本実施の形態のパターン基板７０とすれば、電極形成のための工程（銅箔パターンのエッチングによる電極の形成、あるいは、導電ペースト塗布（印刷）による電極の形成）を省略することができる。したがって、従来の製造工程に比べて製造期間を短縮することができ、ひいては製造コストの削減に寄与することができる。

（３）本実施の形態では、パターン基板７０を抵抗パターン７２のみによる構成としたため、その製造工程を、抵抗パターン７２の形成、パターン基板７０の分割、およびパターン基板７０の検査の３工程とすることができる。このため、従来では４工程（電極形成、抵抗形成、基板分割、および検査）要していた製造工程に比べ工程数を削減することができる。その結果、各工程における累計的な寸法公差を抑えることができ、製品（パターン基板７０）の寸法精度の低下、ひいては位置検出精度の低下を抑制することができる。また、工程数を削減できるため、各工程における寸法および位置の精度管理の煩雑さも従来に比べて解消される。これにより、製造期間の増大、ひいては製造コストの増大を抑えてパターン基板７０を容易に製作することが可能となる。

（４）本実施の形態のパターン基板７０では、プラス側電圧を供給する接点部５６ａが摺接される第３円弧部７５と、マイナス側電圧を供給する接点部５７ａが摺接される第１円弧部７３とが径方向に第２円弧部７４を間に挟んで（接続部７６，７７にて直列的に接続されて）配置されている。したがって、抵抗パターン７２の表面に導電性の異物が付着した場合にも、こうした異物によって第３円弧部７５（プラス側）と第１円弧部７３（マイナス側）とが短絡することによる焼損等の発生を極力回避することができる。

（第２の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第２の実施の形態を上記第１の実施の形態との相違点を中心に図６および図７に従って説明する。なお、この第２の実施の形態は、パターン基板に形成する抵抗パターンの形状を変更したものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。従って、第１の実施の形態と同様な構成部分については同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６は、本実施の形態にかかるパターン基板の構成を示す平面図である。同図に示すように、このパターン基板８０は、第１の実施の形態と同様、基板７１に抵抗パターン８２が形成されて構成されている。この抵抗パターン８２は、第１の実施の形態と同様、３つの第１円弧部７３、第２円弧部７４および第３円弧部７５と、これらの各円弧部７３，７４，７５を直列的に導通接続する接続部７８，７９とを有して構成されている。

ここで、本実施の形態においては、第１円弧部７３は、その一方側の端部において第３円弧部７５と接続部７８を介して接続されており、第２円弧部７４は、上記第１円弧部７３と上記第３円弧部７５との接続側と反対側の端部において同第３円弧部７５と接続部７９を介して接続されている。即ち、第１〜第３円弧部７３，７４，７５は、第１円弧部７３と第２円弧部７４との間に、接続部７８と、第３円弧部７５と、接続部７９とが介在されて直列的に導通接続されている。言い換えれば、抵抗パターン８２は第１の実施の形態と同様、略一筆書きの形状に形成されている。

このような抵抗パターン８２において、第１〜第３円弧部７３，７４，７５には、図６，図７に示すように、各ブラシ５７，５６，５８の接点部５７ａ，５６ａ，５８ａがそれぞれ摺接され、第２円弧部７４には接点部５６ａを通じてプラス側電圧が供給され、第１円弧部７３には接点部５７ａを通じてマイナス側電圧が供給されるようになっている。

即ち、本実施の形態においては、接点部５６ａが摺接される第２円弧部７４と、接点部５８ａが摺接される第３円弧部７５と、接点部５７ａが摺接される第１円弧部７３との間に一定電圧がそれぞれ印加されるようになっている。そして、このような電気接続状態において、本実施の形態では第３円弧部７５に摺接する接点部５８ａに現れる電圧がポテンショ電圧として検出されるようになっている。なお、本実施の形態においては、第２円弧部７４は第１のパターン形成部を構成し、第１円弧部７３は第２のパターン形成部を構成し、第３円弧部７５は第３のパターン形成部を構成する。

このように構成された本実施の形態のパターン基板８０によれば、上述した第１の実施の形態で奏する（１）〜（３）の効果と同様な効果に加えて、以下の効果を奏する。
（１）本実施の形態のパターン基板８０では、第１円弧部７３および第２円弧部７４よりも径方向外側に配置される第３円弧部７５に摺接する接点部５８ａにてポテンショ電圧を検出するようにした。この構成とすれば、第１の実施の形態に比べて、出力ギヤ４３に対するパターン基板８０の位置ずれやポテンショ電圧検出接点（接点部５８ａと第３円弧部７５との接点）の位置ずれが生じる場合にも、それによる位置検出精度への影響を相対的に小さくできる。つまり、本実施の形態では、各円弧部７３，７４，７５のうち、最も大きな径にて形成される第３円弧部７５上にてポテンショ電圧を検出するようにしたことにより、該ポテンショ電圧を第１円弧部７３上にて検出する場合や第２円弧部７４上にて検出する場合に比べて、上記位置ずれに伴う検出精度低下の影響を極力小さくすることができる。

（第３の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第３の実施の形態を上記各実施の形態との相違点を中心に図８に従って説明する。この第３の実施の形態は、パターン基板上に、位置検出を行うための抵抗パターンに加えて、該位置検出を行う範囲をモータ３０を作動させる範囲（作動範囲）に基づいて規制するリミッタ電極を形成したものである。なお、抵抗パターンについては上記第２の実施の形態（図６参照）と同様な構成であるため、第２の実施の形態と同様な構成部分については同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図８は、本実施の形態にかかるパターン基板の構成を示す平面図である。同図に示すように、このパターン基板９０は、略リング状の基板９１に上記第２の実施の形態と同形状の抵抗パターン８２と、リミッタ電極９２とが基板９１の中心に対して点対称となる位置に形成されて構成されている。

リミッタ電極９２は、抵抗パターン８２と同様、それぞれ中心を同じくして略半円弧状に形成され、且つ、径方向に互いに離間して配置される３つの第１電極部９３、第２電極部９４および第３電極部９５と、これらの各電極部９３，９４，９５を直列的に導通接続する接続部９６，９７とを有して構成されている。このうち、第１電極部９３は、最も小さな径で形成されて基板９１の中心側に配置されており、第２電極部９４は、それよりも大きな径で同電極部９３の径方向外側に所定の間隔を隔てて配置されている。また、第３電極部９５は、それよりもさらに大きな径で同電極部９４の径方向外側に所定の間隔を隔てて配置されている。

そして、第１電極部９３は、その一方側の端部において第２電極部９４と接続部９６を介して接続されているとともに、同第２電極部９４との接続側と反対側の端部において第３電極部９５と接続部９７を介して接続されている。即ち、第１〜第３電極部９３，９４，９５は、第２電極部９４と第３電極部９５との間に、接続部９６と第１電極部９３と接続部９７とが介在されて直列的に導通接続されている。言い換えれば、リミッタ電極９２は、抵抗パターン８２と同様、略一筆書きの形状に形成されている。

このようなリミッタ電極９２には、図示しない制御部から端子Ｔ１，Ｔ２を介してモータ３０を駆動する駆動電圧が供給されるようになっている。なお、図中、端子Ｔａ，Ｔｂは、抵抗パターン８２にそれぞれプラス側電圧とマイナス側電圧とを供給するための端子であり、端子Ｔｐは、抵抗パターン８２に現れるポテンショ電圧を検出するための端子である。

このようなパターン基板９０において、モータ３０は、リミッタ電極９２の各電極部９３，９４，９５を通じて同モータ３０に駆動電圧を供給するための接点部９８ａ，９８ｂ，９８ｃがそれら各電極部９３，９４，９５と接触する回転範囲内において作動される。

従って、パターン基板９０が図８に示す矢印Ａの方向に回転され、リミッタ電極９２の第３電極部９５に接触する接点部９８ｃが同電極部９５の端部９５ａを外れると、モータ３０への給電が遮断されて、同モータ３０の作動が停止される。反対に、パターン基板９０が図８に示す矢印Ｂの方向に回転され、リミッタ電極９２の第２電極部９４に接触する接点部９８ｂが同電極部９４の端部９４ａを外れると、モータ３０への給電が遮断されて、同モータ３０の作動が停止される。

このように、本実施の形態では、パターン基板９０上に抵抗パターン８２とともにモータ３０の作動範囲を規制するリミッタ電極９２を設けたことにより、出力ギヤ４３の回転位置をモータ３０の作動範囲内にて検出することが可能となる。

（第４の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第４の実施の形態を図９および図１０に従って説明する。この第４の実施の形態は、上記各実施の形態のパターン基板７０，８０，９０に形成する抵抗パターン７２，８２の設計寸法と比抵抗との関係について説明するものである。なお、ここでは第１の実施の形態の抵抗パターン７２を例に説明し、第１の実施の形態と同様な構成部分については同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

上記第１の実施の形態でも述べたように、抵抗パターン７２（図９）は、パターン基板７０（図９では省略している）の回転にともなって、接点部５７ａと接点部５８ａとの間の抵抗値、および接点部５６ａと接点部５８ａとの間の抵抗値が各々相対的に変化（増減）する。

このような抵抗パターン７２において、接点部５８ａに現れるポテンショ電圧を上述した図３に示す如く第２円弧部７４上の移動に伴って比例変化させるには、接点部５７ａと接点部５８ａとの間、および接点部５６ａと接点部５８ａとの間で、パターン基板７０の単位回転量（単位角度）当たりの抵抗値の変化量をそれぞれ同じにすればよい。

ここで、図９に示すように、接点部５８ａと接続部７６との間（図中Ｐｃ−Ｅｂ間）の円弧角をθ１、この円弧角θ１内に存在する第１円弧部７３の抵抗体の長さをＬ１、第２円弧部７４の抵抗体の長さをＬ２とすると、これら各抵抗体Ｌ１，Ｌ２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ次式によって表される。

Ｒ１＝Ｒ×（２πｒ１／ｄ１）×（θ１／３６０） …（１）
Ｒ２＝Ｒ×（２πｒ２／ｄ２）×（θ１／３６０） …（２）
なお、式（１），（２）において、Ｒは抵抗パターン７２の比抵抗、ｒ１は第１円弧部７３の円弧径、ｒ２は第２円弧部７４の円弧径、ｄ１は第１円弧部７３の径方向の幅、ｄ２は第２円弧部７４の径方向の幅である。

また、接点部５８ａと接続部７７との間（図中Ｐｃ−Ｅａ間）の円弧角をθ２、この円弧角θ２内に存在する第２円弧部７４の抵抗体の長さをＬ３、第３円弧部７５の抵抗体の長さをＬ４とすると、これら各抵抗体Ｌ３，Ｌ４の抵抗値Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ次式によって表される。

Ｒ３＝Ｒ×（２πｒ２／ｄ２）×（θ２／３６０） …（３）
Ｒ４＝Ｒ×（２πｒ３／ｄ３）×（θ２／３６０） …（４）
なお、式（４）において、ｒ３は第３円弧部７５の円弧径、ｄ３は第３円弧部７５の径方向の幅である。

従って、これらの式（１）〜（４）から、接点部５７ａと接点部５８ａとの間の抵抗値はＲ１＋Ｒ２によって表され、接点部５６ａと接点部５８ａとの間の抵抗値はＲ３＋Ｒ４によって表される（なお、説明の複雑化を避けるため、ここでは接続部７６，７７の抵抗値については考慮していない）。

これにより、第２円弧部７４上を摺動する接点部５８ａのポテンショ電圧を、図１０に示すように直線的に比例変化させるには、
θ２／θ１＝（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２） …（５）
とすればよい。

ここで、式（５）に式（１）〜（４）を代入すると、上式（５）は、
ｒ１／ｄ１＝ｒ３／ｄ３ …（６）
となる。

即ち、この式（６）に従って、第１円弧部７３と第３円弧部７５の円弧径ｒ１，ｒ３、および径方向の幅ｄ１，ｄ３を設定すれば、図１０に示す直線状のポテンショ特性を持つ抵抗パターン７２を、同一の比抵抗Ｒを有する第１〜第３円弧部７３〜７５（及び接続部７６，７７）によって形成することが可能となる。

これは、言い換えれば、上式（６）を満たすならば、一種類の抵抗体（比抵抗Ｒ）によって抵抗パターン７２を形成しても、接点部５７ａと接点部５８ａとの間、および接点部５６ａと接点部５８ａとの間における抵抗値／角度の値を同一にすることができるということを示している（つまり（Ｒ１＋Ｒ２）／θ１＝（Ｒ３＋Ｒ４）／θ２となる）。その結果、ポテンショ特性を直線状にすることができ、該ポテンショ電圧検出のための制御を容易化することができる。

従って、本方式を用いれば、一種類の抵抗体（比抵抗Ｒ）により、抵抗パターン７２の形状を複雑化することなく（つまり式（６）の関係を満たす寸法さえ設定すればよい）、しかも直線状のポテンショ特性を持つ制御性に優れた抵抗パターン７２を容易に形成することが可能となる。

なお、以上では、第１の実施の形態の抵抗パターン７２を本方式を用いて形成する場合について説明したが、勿論、本方式を第２の実施の形態の抵抗パターン８２の形成に応用することも可能である。

（第５の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第５の実施の形態を図１１に従って説明する。この第５の実施の形態は、上記各実施の形態のパターン基板７０，８０，９０に形成する抵抗パターン７２，８２を出力ギアに直接形成（印刷）するようにしたものである。なお、ここでは第１の実施の形態の抵抗パターン７２を例に説明し、第１の実施の形態と同様な構成部分については同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

即ち、図１１に示すように、本実施の形態においては、出力ギア１００に抵抗パターン７２が直接印刷されて形成されている。この出力ギア１００は、抵抗パターン７２の印刷面をケース部２１側として、該ケース部２１とカバー部２２とに組み付けられる。

このように、本実施の形態では、出力ギア１００に抵抗パターン７２を直接形成しているため、上記各実施の形態のようなパターン基板を別途設ける必要がなくなり、これにより部品点数を減らして製造コストを削減することが可能となる。

尚、上記各実施の形態は、以下の態様に変更して実施してもよい。
（変形例１）抵抗パターン７２，８２を構成する第１〜第３円弧部７３，７４，７５のうち、最も小さな径にて形成される第１円弧部７３については例えば円状に形成してもよい。即ち、抵抗パターン７２，８２の形状としては、図１３に示すような形状（但し全て抵抗体で形成する）であってもよい。

（変形例２）第１および第２の実施の形態におけるパターン基板７０，８０の形状は、必ずしも半リング状とする必要はなく、例えばリング状としてもよい。
（変形例３）各実施の形態では、抵抗パターン７２，８２を構成するパターン形成部を第１〜第３円弧部７３，７４，７５の３つとしたが、少なくとも３つから構成されていればよい。即ち、抵抗パターン７２，８２としては、それらを構成する円状または円弧状の複数のパターン形成部が直列的（略一筆書きの形状）に導通接続されていればよく、これを満たすならば、４以上（それぞれ異なる径を有する４以上のパターン形成部を径方向に互いに離間させて配置させる）であってもよい。

（変形例４）抵抗パターンを構成する第１〜第３円弧部７３，７４，７５の接続態様としては、図１に示す抵抗パターン７２の接続態様（ポテンショ電圧を第２円弧部７４上にて検出する態様）や、図６に示す抵抗パターン８２の接続態様（ポテンショ電圧を第３円弧部７５上にて検出する態様）のみに限られない。例えば、最も径の小さな第１円弧部７３の両端に、この第１円弧部７３の径方向外側に配置される第２円弧部７４の一端部と、さらにこの第２円弧部７４の外側に配置される第３円弧部７５の一端部とをそれぞれ接続する態様であってもよい。即ち、第２円弧部７４と第３円弧部７５との間に第１円弧部７３が直列的に導通接続される態様とする。この場合は、第２円弧部７４と第３円弧部７５とにプラス側電圧とマイナス側電圧とをそれぞれ供給し、ポテンショ電圧は、第１円弧部７３上にて検出するようにする。このように第１〜第３円弧部７３，７４，７５を一筆書き状に接続する態様としても、第１の実施の形態で奏する（１）〜（３）の効果と同様な効果を期待することができる。

（変形例５）第３の実施の形態において、リミッタ電極９２の形状は図８に例示するものに限らず、原理的に同じであればその他の形状であってもよい。

第１の実施の形態のパターン基板（ポテンショメータ）を示す平面図。 同実施の形態のパターン基板の概略回路図。 同実施の形態のパターン基板におけるポテンショ特性を示す説明図。 同実施の形態のパターン基板の製造工程を示すブロック図。 同実施の形態のパターン基板の製造工程（図４）を説明する為の説明図。 第２の実施の形態のパターン基板（ポテンショメータ）を示す平面図。 同実施の形態のパターン基板の概略回路図。 第３の実施の形態のパターン基板（ポテンショメータ）を示す平面図。 第４の実施の形態を説明するための説明図。 パターン基板の回転量（角度）とポテンショ電圧との関係を説明するための説明図。 第５の実施の形態を説明するための説明図。 従来の回転位置検出装置を備えたアクチュエータ装置の分解斜視図。 従来のパターン基板（ポテンショメータ）を示す平面図。 （ａ）は従来のアクチュエータ装置（図１２）の電気接続構成を示す概略回路図、（ｂ）は従来のパターン基板の原理構成を示す平面図。 従来のパターン基板を使用した回路位置検出装置の動作特性図。 従来のパターン基板の製造工程を示すブロック図。 従来のパターン基板の製造工程（図１６）を説明する為の説明図。

符号の説明

１０…アクチュエータ（アクチュエータ装置）、３０…モータ、４０…ギヤ機構、４３…出力ギヤ、４３ａ…回転軸（出力軸）、５０…回転位置検出装置、５２…導電ユニット、５６，５７，５８…ブラシ、５６ａ，５７ａ，５８ａ…接点部、７０，８０，９０…パターン基板、７１，８１，９１…基板、７２，８２…抵抗パターン、７３…第１円弧部、７４…第２円弧部、７５…第３円弧部、７６，７７，７８，７９…接続部、９２…リミッタ電極。

Claims (9)

1. モータにより回転される歯車に設けられ、該歯車とともに回転するパターン基板と、該パターン基板に形成された導電パターンに摺接するブラシとを備え、前記導電パターンに前記ブラシを接触して得られる電気的信号に基づいて前記歯車の回転位置を検出する回転位置検出装置において、
   前記パターン基板に形成する前記導電パターンを抵抗体よりなる抵抗パターンのみによって形成したことを特徴とする回転位置検出装置。
2. 前記抵抗パターンは、前記歯車の回転軸心を中心としてそれぞれ異なる径にて形成され、且つ、径方向に互いに離間して配置される円状または円弧状の複数のパターン形成部が直列的に連なるよう導通接続されてなる、
   請求項１記載の回転位置検出装置。
3. 前記複数のパターン形成部は、
   第１のブラシを介して高電位側電圧が供給される第１のパターン形成部と、
   第２のブラシを介して低電位側電圧が供給される第２のパターン形成部と、
   前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部との間に介在されて、それらに対し前記直列的に導通接続される第３のパターン形成部と、を少なくとも含み、
   前記第３のパターン形成部には、前記パターン基板の回転に伴って、前記第１のブラシと前記第１のパターン形成部との接点と、前記第２のブラシと前記第２のパターン形成部との接点との間で変化する抵抗値に応じた相対的な電圧変化を検出する第３のブラシが摺接される、
   請求項２記載の回転位置検出装置。
4. 前記第１のパターン形成部、前記第２のパターン形成部および前記第３のパターン形成部はそれぞれ円弧状に形成されており、
   前記抵抗パターンは、前記第３のパターン形成部の円弧の両端部に、前記第１のパターン形成部の円弧の一端部と前記第２のパターン形成部の円弧の一端部とがそれぞれ接続されてなる、
   請求項３記載の回転位置検出装置。
5. 前記第３のパターン形成部は、前記径方向において前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部との間に並んで配置されるように、該第１および第２のパターン形成部に対して前記直列的に導通接続される、
   請求項３又は４記載の回転位置検出装置。
6. 前記第３のパターン形成部は、前記第１のパターン形成部と前記第２のパターン形成部よりも前記径方向外側に配置されるように、該第１および第２のパターン形成部に対して前記直列的に導通接続される、
   請求項３又は４記載の回転位置検出装置。
7. 前記パターン基板は、前記抵抗パターンと、前記モータの作動範囲を規制するリミッタ電極とを有してなる、
   請求項１乃至６のいずれか一項記載の回転位置検出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の回転位置検出装置を備えたアクチュエータ装置。
9. モータにより回転される歯車に設けられ、外部から供給される電圧に基づいて前記歯車の回転位置に応じた電気的信号を発生させる導電パターンが形成されたパターン基板であって、
   前記導電パターンを、抵抗体よりなる抵抗パターンのみによって形成したことを特徴とするパターン基板。

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