JP2012022921A - 位置検出センサー - Google Patents

Abstract

【課題】導通片の接触子の摩耗量を低減することにより、長期間の使用が可能になって経済性にも優れる位置検出センサーを提供する。
【解決手段】回転する出力軸の軸心からの距離が異なる位置に並列的に配置された２つの接触子３、４が一体的に形成されて出力軸と一体に回転する導通片１と、モータに固定され、第１および第２の移動限界位置の間において一方の接触子３が常時導通する第１の導電性パターンと、他方の接触子４が第１の移動限界位置に達した際に導通する第２の導電性パターン９ａおよび第２の移動限界位置に達した際に導通する第３の導電性パターン９ｂとが形成されたセンサー基板１２とを有し、かつ第２および第３の導電性パターン９ａ、９ｂ間に、センサー基板の母材に比べて摩擦係数が小さな摺動用パターン１３が、第２および第３の導電性パターン９ａ、９ｂと電気的に非接続となるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ等の出力軸が、予め設定された時計回り方向の移動限界位置と反時計回り方向の移動限界位置に到達した際に、これを検出するための位置検出センサーに関するものである。

ガス流量制御弁等の開閉制御用や、車両に搭載されたミラー等の各種機器類の駆動制御のモータとして、上記モータの出力軸が予め設定された時計回り方向の移動限界位置或いは反時計回り方向の移動限界位置に到達した際に、上記モータの出力軸を停止させる位置検出センサーが備えられたモータが使用されている。

このような従来の位置検出センサーとしては、図４に示すように、モータの出力軸に一体的に形成された歯車の端面に固定されて上記出力軸とともに回転する導通片１と、上記モータのハウジング側に固定されたセンサー基板２とによって概略構成されたものが知られている。

この導通片１は、導電性を有する金属によって構成された平板状の部材で、上記出力軸の軸心から異なる距離に並列的に配置された第１の接触子３および第２の接触子４が、一体に形成されている。

ここで、この第１の接触子３は、センサー基板２の中心部側に配置されるとともに、２本の細長板状の接触子３ａ、３ｂによって構成されている。また、第２の接触子４は、センサー基板２の外周部側に配置されるとともに、第１の接触子３と同形状の２本の接触子４ａ、４ｂによって構成されている。

さらに、第１および第２の接触子３、４は、各々の基端側が折曲されることによって、第１および第２の接触子３、４の先端が、所定の付勢力でセンサー基板２側に押し付けられている。

他方、センサー基板２は、母材の中心に開口部５が設けられ、当該開口部５に上記モータの出力軸（図示せず）が同軸的に挿入されている。

また、センサー基板２の母材表面には、上記開口部５の外周側であって、第１の接触子３の移動軌跡に、当該第１の接触子３が摺動する幅寸法を備えた導電性金属からなる円環状の通電用導電性パターン６が段状に膨出して形成されている。

この通電用導電性パターン６は、上記センサー基板２の母材表面に形成されたパターン７を介してターミナル８に導通され、このターミナル８に図示されないモータ制御装置への引出線が接続されている。

さらに、センサー基板２の母材表面には、通電用導電性パターン６の外周側であって、第２の接触子４の移動軌跡に、通電用導電性パターン６と同様の導電性を有する金属により構成された円弧状の第２の検出用導電性パターン９ａおよび円弧状の第３の検出用導電性パターン９ｂが段状に膨出して形成されている。

この第２の検出用導電性パターン９ａは、センサー基板２の母材表面に形成されたパターン１０ａを介してターミナル１１ａに導通され、第３の検出用導電性パターン９ｂは、同様にセンサー基板２上に形成されたパターン１０ｂを介してターミナル１１ｂに導通されている。そして、各々のターミナル１１ａ、１１ｂには、図示されない上記モータ制御装置への引出線が接続されている。

他方、上記モータ制御装置は、上記引出線、ターミナル８およびパターン７を介して通電用導電性パターン６に電流を流し、通電用導電性パターン６を常に通電状態にするように設定されている。

また、上記モータ制御装置は、両接触子３、４および導通片１を介して通電用導電性パターン６と第２の検出用導電性パターン９ａとが導通することにより、ターミナル１１ａから電流が流れた際に、上記出力軸が時計回り方向の移動限界位置に到達したことを検出して、上記モータへの電力の供給を停止させるように設定されている。

さらに、上記モータ制御装置は、両接触子３、４および導通片１を介して通電用導電性パターン６と第３の検出用導電性パターン９ｂとが導通することにより、ターミナル１１ｂから電流が流れた際に、上記出力軸が反時計回り方向の移動限界位置に到達したことを検出して、上記モータへの電力の供給を停止させるように設定されている。

ところで、センサー基板２を構成している母材および両導電性パターン６、９ａ、９ｂの表面は、素材および表面粗さ等によって決定される摩擦係数を有しており、両接触子３、４は、上記母材および両導電性パターン６、９ａ、９ｂ上を長期間摺動することにより摩耗していく。そして一般に、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等により構成された母材面の摩擦係数は、金属により構成された両導電性パターン６、９ａ、９ｂの表面に比べて大きい。

このため、移動軌跡全域に通電用導電性パターン６を形成することにより母材上を摺動しない第１の接触子３に比べて、両導電性パターン９ａ、９ｂ間において母材上を摺動する第２の接触子４の方が上記摩耗量は大きくなる。しかも、第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂと母材表面との間には、段差が形成されていることから、当該段差によっても、第２の接触子４の方が、摩擦量が大きくなる。

この結果、長期間の使用により、第２の接触子４の方が、その摩耗により先行して使用不能となる傾向にあるため、第１の接触子３が使用可能であるのにも関わらず、導通片１全体を交換する必要があり、位置検出センサーの寿命が短くなって経済性に劣るという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導通片の接触子の摩耗量を低減することにより、長期間の使用が可能になって経済性にも優れる位置検出センサーを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転する出力軸が、予め設定された時計回り方向の第１の移動限界位置および当該第１の移動限界位置から反時計回り方向に１回転以内の範囲にある第２の移動限界位置に到達した際に、これを検出する位置検出センサーであって、上記出力軸の軸心からの距離が異なる位置に並列的に配置された２つの接触子が一体的に形成されて上記出力軸の軸線廻りに当該出力軸と一体に回転する導通片と、上記出力軸のハウジング側に固定されるとともに、上記第１の移動限界位置と上記第２の移動限界位置との間において一方の上記接触子が常時導通する第１の導電性パターンと、他方の上記接触子が上記第１の移動限界位置に達した際に導通する第２の導電性パターンおよび上記第２の移動限界位置に達した際に導通する第３の導電性パターンとが形成されたセンサー基板とを有してなり、かつ上記センサー基板には、上記第２の導電性パターンと上記第３の導電性パターンとの間において上記他方の接触子が摺動するとともに、上記センサー基板の母材に比べて摩擦係数が小さな摺動用パターンが、上記第２および第３の導電性パターンと電気的に非接続となるように形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記センサー基板は、上記出力軸側に、上記第２および第３の導電性パターン並びに上記摺動用パターンが形成され、その外周側に、上記第１の導電性パターンが形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記センサー基板は、上記第１〜第３の導電性パターンおよび摺動用パターン表面に、上記両接触子の移動軌跡に沿って、各々接触子の幅寸法より小径の潤滑油充填孔が複数穿設されていることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出センサーによれば、上記センサー基板の上記他方の接触子の移動軌跡における第２および第３の導電性パターン間に、センサー基板の母材に比べて摩擦係数が小さな摺動用パターンを、第２および第３の導電性パターンと電気的に非接続となるように間隔をおいて形成しているために、上記他方の接触子が上記母材上を摺動する距離を短くすることにより、従来摩耗量が大きかった上記他方の接触子の摩耗量を低減させて、使用寿命の長期化を達成することが可能になる。

ところで、センサー基板の外周部側に配置される接触子は、中心部側に配置される接触子に比べて出力軸の軸心からの距離が離れているため、上記センサー基板上を摺動する距離が中心部側に配置されている接触子に比べて長くなり、摩耗量が大きくなる。

そのため、上記センサー基板の外周部側に上記他方の接触子を配置すると、摺動パターン上を摺動することによる摩耗量の低減効果は得られるものの、当該他方の接触子は、摺動距離が長くなることに加えて、上記第２および第３の導電性パターンと摺動用パターンと母材との間の段差部分を摺動するために、依然として上記一方の接触子よりも早期に摩耗してしまう可能性がある。

この点、請求項２に記載の位置検出センサーによれば、摺動距離が長いセンサー基板の外周部側に一方の接触子を配置し、センサー基板の中心部側に他方の接触子を配置しているために、上記一方の接触子と他方の接触子の摩耗量のバランスを均等にすることが可能になり、より一層位置検出センサーの寿命を延ばすことが可能である。

さらに、請求項３に記載の位置検出センサーによれば、上記センサー基板の上記第１〜第３の導電性パターンおよび摺動用パターン面に、上記両接触子の移動軌跡に沿って、各々接触子の幅寸法より小径の潤滑油充填孔を複数穿設しているために、当該潤滑油充填孔を油溜まりとして機能させることにより、確実に長時間上記両接触子の摩耗を抑制し続けることができ、さらに上記位置検出センサーの寿命を長期化させることが可能である。

この際に、上記潤滑油充填孔の孔径を、各々接触子の幅寸法より小さく形成しているために、上記両接触子が上記潤滑油充填孔の開口部に脱落して、当該開口部の縁部によって摩耗することも防止することが可能である。

本発明に係る位置検出センサーの第１実施形態を示す平面図である。 本発明に係る位置検出センサーの第２実施形態を示す平面図である。 本発明に係る位置検出センサーの第３実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）の要部の縦断面図である。 従来の位置検出センサーを示す平面図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る位置検出センサーの第１実施形態を示すもので、図４に示したものと共通する構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。なお、導通片１の構成についても、図４に示したものと同一であるために、目視の便宜からその図示を省略する。

本実施形態のセンサー基板１２においては、図１に示すように、出力軸の回転に伴って第１の接触子３（一方の接触子）が摺動する円環状の通電用導電性パターン６（第１の導電性パターン）の外周側に、第２および第３の検出用導電性パターン（第２および第３の導電性パターン）９ａ、９ｂ間において第２の接触子４（他方の接触子）が摺動する摺動用パターン１３が、第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂと電気的に非接続となるように、僅かの間隔Ｓを介して形成されている。

ここで、摺動用パターン１３は、センサー基板１２の母材に比べて摩擦係数が小さな素材によって形成されており、本実施形態においては、通電用導電性パターン６、第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂと同素材の金属によって形成されている。

以上の構成からなる位置検出センサーによれば、第２の接触子４が摺動する第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂ間に、センサー基板１２の母材に比べて摩擦係数が小さな摺動用パターン１３を、第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂと電気的に非接続となるように間隔をおいて形成しているために、図４に示した従来のものよりも、第２の接触子４が摩擦係数のより大きな上記母材上を摺動する距離を短くすることにより、当該第２の接触子４の摩耗量を低減させて、使用寿命の長期化を達成することができる。

また、摺動用パターン１３を、通電用および両検出用導電性パターン６、９ａ、９ｂと同素材の金属によって形成しているために、上記通電用および検出用導電性パターン６、９ａ、９ｂを形成する際に、同時にパターン形成することができ、製造コストの高騰を招くおそれもない。

（第２実施形態）
次に、図２は、本発明に係る位置検出センサーの第２実施形態態を示すもので、同様に、目視の便宜から導通片１の図示を省略するとともに、他の同一構成部分についても同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の位置検出センサーにおいては、センサー基板１４の開口部５側に、第１の接触子３（他方の接触子）が時計回り方向の移動限界位置において導通する第２の検出用導電性パターン（第２の導電性パターン）１５ａおよび反時計回り方向の移動限界位置において導通する第３の検出用導電性パターン（第３の導電性パターン）１５ｂが形成されるとともに、その外周側に、第２の接触子４（一方の接触子）が両移動限界位置間において常時摺動する開環リング状の通電用導電性パターン１６（第１の導電性パターン）が形成されている。

そして、第２および第３の検出用導電性パターン１５ａ、１５ｂ間において第１の接触子３が摺動する摺動用パターン１７が、第２および第３の検出用導電性パターン１５ａ、１５ｂと電気的に非接続となるように、僅かの間隔Ｓを間に介して形成されている。なお、摺動用パターン１７は、センサー基板１４の母材に比べて摩擦係数が小さな素材によって形成されており、本実施形態においても、通電用および両検出用導電性パターン１６、１５ａ、１５ｂと同素材の金属によって形成されている。

また、第２の検出用導電性パターン１５ａは、センサー基板１４上に形成されたパターン１８ａを介して、ターミナル１９ａに導通され、第３の検出用導電性パターン１５ｂは、センサー基板１４上に形成されたパターン１８ｂを介して、ターミナル１９ｂに導通されている。そして、各ターミナル１９ａ、１９ｂには、図示されない上記モータ制御装置への引出線が接続されている。

また、通電用導電性パターン１６も、同様にセンサー基板１４上に形成されたパターン２０を介してターミナル２１に導通されるとともに、このターミナル２１に、上記モータ制御装置から常時電流が通電される引出線が接続されている。

以上の構成から成る位置検出センサーにおいては、摺動距離が長くなるセンサー基板１４の外周側に、時計回り方向の移動限界位置と反時計回り方向の移動限界位置との間において連続する通電用導電性パターン１６を形成し、これより移動距離が短い内周側に、時計回り方向の移動限界位置において導通する第２の検出用導電性パターン１５ａ、反時計回り方向の移動限界位置において導通する第３の検出用導電性パターン１５ｂおよび第２および第３の検出用導電性パターン１５ａ、１５ｂ間において第１の接触子３が摺動する摺動用パターン１７を形成しているために、第１の接触子３と第２の接触子４の摩耗量のバランスを均等にすることが可能となり、より一層位置検出センサーの寿命を延ばすことが可能である。

（第３実施形態）
次いで、図３は、本発明に係る位置検出センサーの第３実施形態を示すもので、導通片１およびセンサー基板１４等の構成については、第２実施形態の位置検出センサーと同一であるために、同一符号を用いることにより、その説明を省略する。

本実施形態の位置検出センサーにおいては、センサー基板１４の表面に粘性を有する潤滑油が塗布されているとともに、センサー基板１４の通電用導電性パターン１６、両検出用導電性パターン１５ａ、１５ｂおよび摺動用パターン１７の表面に、多数の潤滑油充填孔２２が、第１および第２の接触子３、４の移動軌跡に一定間隔をおいて形成されている。

ここで、各々の潤滑油充填孔２２は、第１および第２の接触子３、４における接触子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの幅寸法より小さい孔径に形成されており、さらに接触子３ａ、４ａの下部に位置するものと、接触子３ｂ、４ｂの下方に位置するものとが、第１および第２の接触子３の方向に向けて交互になるように、当該第１および第２の接触子３、４の移動軌跡に沿って千鳥状に形成されている。

以上の構成からなる位置検出センサーによれば、センサー基板１４の通電用導電性パターン１６、検出用導電性パターン１５ａ、１５ｂおよび摺動用パターン１７の表面に、第１および第２の接触子３、４の移動軌跡に沿って、各接触子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの幅寸法より孔径が小さい複数の潤滑油充填孔２２を穿設しているために、これら潤滑油充填孔２２による油溜まり効果によって、長時間にわたって潤滑性が枯渇することなく、第１および第２の接触子３、４の摩耗量を抑制し続けることができる。

この結果、位置検出センサーの寿命をさらに延ばすことができるとともに、潤滑油充填孔２２の孔径を、各接触子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの幅寸法より小さく形成しているために、各々の接触子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが、潤滑油充填孔２２の開口部内に脱落して、その縁部によって摩耗することも防止することができる。

なお、上記第１〜第３実施形態においては、摺動用パターン１３、１７を、製作の便宜から通電用導電性パターン６、１６、第２および第３の検出用導電性パターン９ａ、９ｂ、１５ａ、１５ｂと同じ素材の金属によって形成した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、センサー基板１２、１４の母材に比べて摩擦係数が小さい素材であれば、導電性の有無に関わらず各種の素材を用いることが可能である。

１ 導通片
１２、１４ センサー基板
３ 第１の接触子
４ 第２の接触子
５ 開口部
６、１６ 通電用導電性パターン（第１の導電性パターン）
９ａ、１５ａ 第２の検出用導電性パターン
９ｂ、１５ｂ 第３の検出用導電性パターン
１３、１７ 摺動用パターン
２２ 潤滑油供給孔

Claims (3)

1. 回転する出力軸が、予め設定された時計回り方向の第１の移動限界位置および当該第１の移動限界位置から反時計回り方向に１回転以内の範囲にある第２の移動限界位置に到達した際に、これを検出する位置検出センサーであって、
   上記出力軸の軸心からの距離が異なる位置に並列的に配置された２つの接触子が一体的に形成されて上記出力軸の軸線廻りに当該出力軸と一体に回転する導通片と、
   上記出力軸のハウジング側に固定されるとともに、上記第１の移動限界位置と上記第２の移動限界位置との間において一方の上記接触子が常時導通する第１の導電性パターンと、他方の上記接触子が上記第１の移動限界位置に達した際に導通する第２の導電性パターンおよび上記第２の移動限界位置に達した際に導通する第３の導電性パターンとが形成されたセンサー基板とを有してなり、
   かつ上記センサー基板には、上記第２の導電性パターンと上記第３の導電性パターンとの間において上記他方の接触子が摺動するとともに、上記センサー基板の母材に比べて摩擦係数が小さな摺動用パターンが、上記第２および第３の導電性パターンと電気的に非接続となるように形成されていることを特徴とする位置検出センサー。
2. 上記センサー基板は、上記出力軸側に、上記第２および第３の導電性パターン並びに上記摺動用パターンが形成され、その外周側に、上記第１の導電性パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出センサー。
3. 上記センサー基板は、上記第１〜第３の導電性パターンおよび摺動用パターンの表面に、上記両接触子の移動軌跡に沿って、各々接触子の幅寸法より小径の潤滑油充填孔が複数穿設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置検出センサー。

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