JP4038402B2 - 摺動接点と摺動型電気部品及びセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途の接点部と摺動型電気部品及びセンサに関し、導通経路の導通抵抗を低くすることができ、信頼性の高い製品を提供できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、摺動接点を備えた可変抵抗器として図１５に示す如く、天板にスリット１００ａを有する横長のケーシング１００の内部に、ガイドロッド１０８に沿って摺動自在にスライダ１０５が設けられ、該スライダ１０５の下方に表面に抵抗体１０２をパターニングした抵抗基板１０３が設けられ、前記スライダ１０５の底部に作動時に前記抵抗体１０２に相対摺動する摺動子１０４が設けられるとともに、前記スライダ１０５の上部に前記スリット１００ａから突出する操作レバー１０５ａが形成され、前記ガイドロッド１０８の両端側にストッパ１１０、１１０に当接された状態で前記スライダ１０５を挟持する形状記憶合金からなる一対のコイルバネ１０６、１０７が設けられた構造の可変抵抗器が知られている。
【０００３】
この構成の可変抵抗器においてガイドロッド１０８に沿ってスライダ１０５が往復移動することにより、摺動子１０４は抵抗体１０２に接触しながら摺動するが、摺動子１０４の先端部１０４ａが抵抗体１０２の表面を擦り付けるので、円滑に摺動させることを目的として、抵抗基板１０３の一端側にグリス溜まり部１１０を設け、所定の温度環境となるとコイルバネ１０６、１０７が所定の形状に変形し、摺動子１０４の先端部１０４ａがグリス溜まり部１１０を通過して、この際に先端部１０４ａにグリスを付着させ、この付着させたグリスを抵抗体１０２の表面部分に補給することで摺動子１０４の安定摺動を実現できるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１５に示す構造の可変抵抗器では、可変抵抗器を傾斜させた場合のグリスの供給が不安定となり易く、更に傾斜した状態において振動を繰り返し受けた場合にグリスの供給が余計に不安定となり易い問題がある。また、スライダ１０５の両側にコイルバネ１０６、１０７を設けなくてはならない上に、高価なコイルバネが必要となるので、部品代が高くなる傾向にある。また、図１５に示す構成では摺動子１０４として金属製のプレス部品が適用されているが、金属製の摺動子１０４では抵抗体１０２との摺動時にノイズを発生し易く、繰り返し摺動により抵抗体１０２の表面を損耗させ易く、削り粉を摺動接点部分の周囲に発生させ易いという問題を有していた。
【０００５】
本発明は以上の背景に鑑みてなされたもので、グリス等の潤滑材の保持を確実にし、また、潤滑材の供給を自動的に行うことができ、接点部分での損耗を少なくし、摺動ノイズの発生を少なくすることができるとともに、相対摺動する導電パターンのトラックを削って削れ粉を発生させてしまうおそれが少ない摺動接点と摺動型電気部品及びセンサを提供することを目的の１つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の摺動接点は、複数のカーボンファイバが束ねられてカーボンファイバ集束体が構成され、前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部が導電パターンのトラックに摺動自在にされてなる接点部を備え、該カーボンファイバ集束体の周囲を、潤滑材を含む樹脂製の被覆層で覆い、前記カーボンファイバ集束体の摺動時において該被覆層が徐々に消耗するにつれて前記樹脂製の被覆層に含まれている潤滑材が接点部分に徐々に出てくるようにしたことを特徴とする。
カーボンファイバ集束体の周囲に潤滑材を含む樹脂製の被覆層が形成されている。また、この被覆層からカーボンファイバ集束体の他の部材に対する摺動部分に潤滑材が自動的に供給される。
本発明はカーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動し、潤滑材が供給されるので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
【０００７】
本発明において、前記被覆層は発泡性の合成樹脂であって、該合成樹脂の隙間に潤滑材が保持されてなるので、潤滑材が前記カーボンファイバに沿って前記接点に供給自在に保持される。
本発明はカーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動し、発泡性の合成樹脂の隙間から潤滑材が供給されるので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
ここで適用する導電パターンのトラックとは、抵抗体層、導電層、集電体層、金属層のいずれでも良くこれらの組み合わせや積層体とされた層でも良い。
【０００８】
本発明の摺動接点において、前記カーボンファイバ集束体を部分的に囲んで該カーボンファイバ集束体を支持する抱持部材が設けられ、該抱持部材により前記カーボンファイバ集束体を構成するカーボンファイバが密接状態で保持されてなることを特徴とする。
密接状態で保持されているカーボンファイバ集束体であるならば、保持されている部分あるいは保持されていない部分においても、カーボンファイバの隙間を十分に小さくできるので、カーボンファイバの隙間の部分に潤滑材を容易に保持させることができる。潤滑材が潤滑油のような液体であっても密に束ねられたカーボンファイバ集束体であるならば表面張力により十分に潤滑油を保持可能であり、グリス等の潤滑材であっても問題なくカーボンファイバ間に保持できる。
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の摺動接点は、前記カーボンファイバ集束体を部分的に囲んで該カーボンファイバ集束体を支持する抱持部材が設けられ、該抱持部材により前記カーボンファイバ集束体を構成するカーボンファイバが密接状態で保持され、前記抱持部材内部に潤滑材が収容されてなることを特徴とする。
抱持部材によりカーボンファイバが密に保持されるので、カーボンファイバどうしが密に保持されるとともに、抱持部材内部にも潤滑材が収容されることで潤滑材の供給を長期間安定して保つことができる。
【００１０】
前記課題を解決するために本発明は、前記抱持部材が前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部を挟み込むように形成された金属材からなることを特徴とする。
カーボンファイバ集束体を金属材で挟むように保持することで、カーボンファイバを更に密に保持することが可能となる。
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の摺動型電気部品は、前記摺動接点が、先のいずれかに記載の摺動接点であることを特徴とする。
先のいずれかに記載の摺動接点を備えた摺動型電気部品とすることで、先のいずれかの摺動接点が具備する特徴を有する。
【００１２】
前記課題を解決するために本発明のセンサは、先のいずれかに記載の摺動型電気部品を備えたことを特徴とする。
本発明によるセンサによれば、先に説明の摺動接点の特徴を備えたセンサを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１において符号１５は図１の左右方向に往復移動自在に設けられた摺動子受け（支持部材）であり、この摺動子受け１５の底部に斜め方向に伸びる凹部１５Ａが形成され、この凹部１５Ａに以下に詳述する摺動接点１４が接着等の固定手段により取り付けられている。
この形態の摺動接点１４は、後述するＵ字撓曲状（二股状）のカーボンファイバ集束体１４Ａとそれを拘束したＵ字筒形の保持部材（抱持部材）１４Ｂとこの保持部材１４Ｂに収容されたグリス等の潤滑材からなり、Ｕ字状に二股に撓曲されたカーボンファイバ集束体１４Ａが接点部（摺動子）とされている。
【００１４】
カーボンファイバ集束体（接点部）１４Ａは、直径数μｍ〜数１０μｍ程度、例えば５〜１０μｍ程度の細径のカーボンファイバ（炭素繊維）を好ましくは数１００本〜数１０００本程度、例えば１０００〜２０００本程度束ねたカーボンファイバの集合体からなる。そして、このカーボンファイバ集合体がＵ字型に撓曲され、アルミニウムパイプ、黄銅パイプ、ステンレス鋼製のパイプなどの塑性変形が可能な金属パイプからなるＵ字状の保持部材１４ＢによってＵ字型形状が保持されるとともに、その撓曲側ではない側の両端部、即ち、端部１４ａ、１４ａが所定の長さ保持部材１４Ｂの両端部から突出されて摺動端とされている。
潤滑材はオレフィン系潤滑油、シリコーン系潤滑油、フッ素系潤滑油、鉱物系潤滑油のいずれでもよく、これら以外の潤滑油、あるいは、潤滑油に増粘剤を添加して半固形状とした潤滑材でも良いのは勿論である。先の各種潤滑油のなかでもフッ素系のものは、耐熱性が高く、揮発し難く、トラック上の摺動面に摩耗粉が入った場合でも摩耗粉を排除し易い性質を有する。
【００１５】
また、アルミニウムパイプ等からなる保持部材１４Ｂの両端部はプレス加工等により偏平型に加工され、カーボンファイバを抜け止めしてそれらの形状を揃えるための偏平部１４ｂとされていて、これらの偏平部１４ｂから露出されたカーボンファイバの摺動部としての先端側の側部１４ａ、１４ａは個々に偏平状態になるように整列状態で突出され、一方の側部１４ａと他方の側部１４ａにおいて個々に突出されたカーボンファイバの先端部は平行状態でかつ略同一面内に並ぶように配列されている。
なお、この例では金属パイプの両端部を偏平状態になるようにプレス等の加圧手段で塑性加工して偏平部１４ｂを形成することでカーボンファイバを偏平状に整列状態とし、保持部材１４Ｂの両端部が加工時に末広がり状態になるような形状に加工されているが、本発明では特にこのような形状に限るものではなく、また、両端部を偏平型に加工しなくても良いのは勿論である。
【００１６】
以上の如く形成された摺動接点１４は、摺動子受け１５の底部側に形成された凹部１５Ａに前記保持部材１４Ｂの半分程度を挿入して挿入部分を接着等の固定手段で凹部１５Ａに固定し、かつ、摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａの先端を摺動子受け１５の底部から若干突出させた状態で摺動子受け１５の底部に固定されている。
また、摺動子受け１５の下方、即ち、摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａに対向する位置に、対になる平行配置された短冊状の第１のトラック３０と第２のトラック３１とを具備してなる導電パターン３２が基板等の基材３３上に形成された形で設けられている。また、トラックの平面形状は短冊状、櫛刃状、円弧状、矩形波状など、接点部が摺動できる形状であれば、いずれの形状でも差し支えない。
【００１７】
前記摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａは基材３３側の第１のトラック３０と第２のトラック３１の各幅方向にわたってほぼ平行に跨がるように配置されている。即ち、偏平状態のカーボンファイバ集束体１４Ａの一方の端部１４ａはその幅方向を第１のトラック３０の幅方向に揃え、カーボンファイバ集束体１４Ａの他方の端部１４ａはその幅方向を第２のトラック３１の幅方向に揃えた状態で各トラック上をそれらの長作方向に沿って摺動するように接触支持されている。
従って摺動接点１４と第１のトラック３０と第２のトラック３１とにより摺動型電気部品が構成され、第１のトラック３０とカーボンファイバ集束体１４Ａと第２のトラック３１とによって導通経路（電路）が構成され、この導通経路内において接点は摺動部としてのカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａ、１４ａの先端部分とされている。また、前記第１のトラック３０には所定の電源装置３０Ａから所定の直流電圧が印加され、第２のトラック３１の一端側には出力端子３４が形成されている。
【００１８】
先の第１のトラック３０は抵抗体層からなり、例えば、導電体としてのカーボンブラックあるいはカーボンファイバと、主に抵抗体層の補強及び摩擦係数を低減するためのカーボンナノチューブと、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などからなるポリマー抵抗体により構成され、第２のトラック３１は良導電体からなり、例えば、銅箔、アルミニウム箔等の良導電性金属材料、あるいは導電体としての銀粉を熱硬化性樹脂に混入して形成した導体回路からなり、集電体として機能する。なお、該抵抗体層は、０.５μｍ以下の表面粗さとなるように、転写等の方法で形成されている。このため、カーボンファイバには引っ掛かりがより少くなるので、往復移動の際のヒステリシスをより抑えることができる。
前記カーボンブラックとしては、比較的小さな導電率を有するファーネスブラック（例えば、旭カーボン（株）製の商品名；旭６０、Columbian社製の商品名；ＲＡＶＥＮ１５０、三菱化成工業（株）の商品名；ＭＡ１００など）を用いることができる。また、カーボンブラックとして、比較的大きな導電率を有する導電性ファーネスブラック（例えば、ライオン（株）のケッチェンブラックＥＣ）、あるいは、アセチレンブラック（例えばデンカ（株）製の商品名；デンカブラック）などのいずれを用いても良い。
【００１９】
前記構造の摺動型電気部品にあっては、摺動子受け１５が図１の左右方向にトラック３０、３１と平行に往復移動するように構成されるので、摺動接点１４の側部１４ａ、１４ａが第１のトラック３０と第２のトラック３１に対して往復摺動し、摺動時の摺動接点１４の位置、正確には側部１４ａのトラックに対する接触位置に応じて第１のトラック３０に印加されている入力電圧が分圧されて、その出力電圧を測定することによって摺動接点１４の端部１４ａの位置が検出され、出力電圧値と位置の対応関係から位置検出が可能となる。なお、出力電圧は、第２のトラック３１に接続されている出力端子３４から得られる電気出力を測定すれば良い。
先の摺動時においてカーボンファイバ集束体１４Ａには潤滑材が含浸されているので、摺動時にこの潤滑材がカーボンファイバ先端の接点部分に供給される結果として滑らかな摺動状態が得られる。また、このためにカーボンファイバの先端部がトラック３０、３１を削るおそれも少なく、よって摺動時の摩耗粉の発生がなくなり、摺動寿命が向上する。また、カーボンファイバ集束体１４Ａの先端部は多数のカーボンファイバ端部でトラック３０、３１に接するので、摺動ノイズも低減できる。
【００２０】
次に前記構造の摺動型電気部品にあっては、対になるトラック３０、３１間をカーボンファイバ集束体１４Ａを主体として確実に電気的に接続することができる。
更にカーボンファイバ集束体１４Ａを主体として２つのトラック３０、３１を確実に電気的に接続できるので、カーボンファイバから直接電気信号を取り出す必要もなく、トラック３０、３１から電気信号の直接的な取り出しが可能となる効果がある。
【００２１】
前記構造のカーボンファイバ集束体１４Ａは例えば図３〜図５を基に以下に説明する方法で製造することができる。
図３に示すように必要長さに揃えた必要本数、例えば１０００本〜２０００本のカーボンファイバ４０を束ねたならば、カーボンファイバ４０の束ねたものをアルミニウム製のパイプ４１に挿通する。ここで、カーボンファイバの束を潤滑油に浸けてカーボンファイバの束の間に潤滑油を含浸させても良いし、グリス等の半固形タイプの潤滑材を用いるのであるならば、カーボンファイバの束に塗り込んでカーボンファイバの束の間に潤滑材を保持させておいても良い。また、グリス等の半固形潤滑材をパイプ４１の内部に予め詰め込んでおいてからカーボンファイバの束を挿通しても良い。
【００２２】
次に、図４に示すようにパイプ４１を湾曲加工してＵ字状に塑性変形させてＵ字管４１１とし、カーボンファイバ４０の束ねたものをＵ字状に保持した状態の中間成形体４２を得る。
次にＵ字管４１１の両端部をプレス加工により偏平型に塑性加工することにより、図５に示すように偏平部１４ｂを備えた保持部材１４Ｂにより拘束された状態の潤滑材付きのＵ字型のカーボンファイバ集束体を得ることができ、この状態でパイプ４１から突出されているカーボンファイバの先端が不揃いである場合は図５に２点鎖線で示す切断線Ｓ−Ｓ'線に沿ってカーボンファイバの先端部を切り揃えることで、図２に示したカーボンファイバ集束体（摺動接点）１４Ａを得ることができる。
また、該実施の形態において、保持部材を湾曲させることにより直線形状に比べてカーボンファイバーを抜けずらくすることができる。
【００２３】
なお、図４に示すＵ字管４１１をプレス加工により塑性変形させて偏平部１４ｂを形成する場合、図６に示すようにＵ字管４１１をその厚さ方向片側から主にプレスにより加圧してＵ字管４１１の厚さ方向底部側に位置するように偏平部１４ｂ１を形成するか、Ｕ字管４１１をその厚さ方向両側から均等にプレスして図７に示す如くＵ字管４１１の厚さ方向中央部に位置するように偏平部１４ｂ２を形成するかは特に問わない。また、プレス加工後のカーボンファイバ集束体１４Ａの先端部分は図６と図７に示すいずれの構造においても２点鎖線で示す切断線に沿って切り揃えてそれらの突出長さを揃えておくことが好ましい。
【００２４】
図８は本発明に係る摺動接点の第２の実施形態を示すもので、この形態においては摺動子受け（支持部材）１５に斜め下向きの凹部１５Ｂが形成され、この凹部１５Ｂに接着等の固定手段によりＵ字状の保持部材１４Ｂが斜め下向きに固定され、保持部材１４の偏平部１４ｂ３が下向きに折曲された摺動接点４４が固定され、接点部を構成するカーボンファイバ集束体１４Ａの一方の端部１４ａが第１のパターン３０にほぼ直角向きに接触するように、他方の端部１４ａが第２のパターン３１にほぼ直角向きに接触するようにそれぞれトラック３０、３１に接触されている。この形態においてカーボンファイバ集束体１４Ａの内部または保持部材１４の内部に潤滑材が含浸されているのは先の形態の場合と同様である。図８に示すカーボンファイバ集束体１４Ａを備えた摺動接点４４と第１のトラック３０並びに第２のトラック３１とからなる摺動型電気部品においても先に説明した実施の形態の摺動型電気部品の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００２５】
図９は本発明に係る摺動接点の第３の実施形態を示すもので、この形態においては第１の実施の形態と同等のＵ字撓曲状（二股状）のカーボンファイバ集束体１４Ａとそれを拘束したＵ字筒形の保持部材１４Ｂからなる摺動接点１４が接着層あるいはインサート成型層からなる接合層４５によって板バネ等の弾性を有する取付体４６に取り付けられている。
この形態の構造においては、前記取付体４６を先の第１の形態の摺動子受け１５の凹部１５Ａに接着等の固定手段で取り付けることで先の実施の形態の場合と同等の作用効果を得ることができる。
また、この形態では取付体４６自身が弾性を有するので、カーボンファイバ集束体１４Ａに弾性を持たせなくとも、側部１４ａをトラック３０、３１に対して容易に弾性接触させることができる。
【００２６】
図１０は本発明に係る摺動接点の第４の実施の形態を示すもので、図１０において符号１５は図１の左右方向に往復移動自在に設けられた摺動子受け（支持部材）であり、この摺動子受け１５の底部に斜め方向に伸びる凹部１５Ｃが形成され、この凹部１５Ｃに摺動接点１４が接着等の固定手段により取り付けられている。
この形態において凹部１５Ｃはカーボンファイバ集束体１４Ａの側部１４ａを前記トラック３０、３１に対して斜め方向に傾斜させるためにトラック３０、３１に対して傾斜させて形成されており、その傾斜角度は例えば２０〜６０°程度の範囲内において、例えば３０°前後であるが、特に先の範囲に限定されるものではない。
【００２７】
従って摺動接点１４と第１のトラック３０と第２のトラック３１とにより摺動型電気部品が構成され、第１のトラック３０とカーボンファイバ集束体１４Ａと第２のトラック３１とによって導通経路（電路）が構成され、この電路内において接点は摺動端としてのカーボンファイバ集束体１４Ａの側部１４ｂ、１４ｂとされている。また、前記第１のトラック３０には所定の電源装置３０Ａから所定の直流電圧が印加され、第２のトラック３１の一端側には出力端子３４が形成されている。
この形態の如くカーボンファイバ集束体１４Ａを斜めにトラック３０、３１に摺動させても差し支えない。この場合においてもカーボンファイバ集束体１４Ａに含浸させた潤滑材あるいは保持部材１４Ｂに収容した潤滑材を利用して先の形態の場合いと同等な円滑な摺動特性を得ることができる。
【００２８】
図１１は樹脂層でカーボンファイバ集束体の全体を覆った場合に得られる接点部を示すもので、この形態の接点部５７はカーボンファイバ集束体５８とその周囲を覆う被覆層５９からなり、カーボンファイバ集束体５８の側部５８ａが被覆層５９を介してトラック３０あるいは３１に斜めに接近されて当接された状態を示す拡大図である。
このような構成の接点部５７においては、樹脂製の被覆層５９の内部に導電性のカーボンナノチューブ、粒子状の導電体等の導電物質と潤滑材粒子を混入しておく。
即ち、カーボンファイバ集束体５８を樹脂で固めて製造する場合、使用する樹脂液に、カーボンブラック等の導電性粒子、カーボンナノチューブ（直径１０ｎｍ程度）等の補強用、摺動特性向上を兼ね備える導電粒子と、グリス等の半固形潤滑材あるいは固形潤滑材を混入しておくことが好ましい。
【００２９】
この形態ではカーボンファイバ集束体５８の周囲を樹脂製の被覆層５９が覆うので、カーボンファイバ集束体５８の剛性を被覆層５９が強化し、被覆層５９の部分でつっぱることができるので、カーボンファイバ集束体５８が往復移動する場合、往路側に移動しても復路側に移動しても、即ち、図１１において矢印に沿って右側に移動しても、あるいは矢印に沿って左側に移動しても、カーボンファイバ集束体５８が反対側に向きを変えることなく図１１の状態を維持したままカーボンファイバ集束体５８の側部５８ａをトラック３０に当接させたままで往復移動させることができる。
また、摺動時において被覆層５９が徐々に損耗するにつれて樹脂層５９に含まれている潤滑材が接点部分に徐々に出てくるので、摺動を円滑に行うことができる。
【００３０】
図１２は先の形態のカーボンファイバ集束体５８を備えた接点部５７の被覆層５９が繰り返し摺動により損耗し、トラック３０に対してカーボンファイバ集束体５８を接触させながら摺動している状態を示す。
この状態になっても先の形態の接点部５７であるならば、被覆層５９が損耗してもトラックにカーボンファイバ集束体５８が摺動するようになるのみであるので、摺動特性としては特に劣化する事なく維持しながら目的を達成することができる。また、この形態のカーボンファイバ集束体５８に潤滑油を含浸させたものを樹脂層で固めて製造しておくならば、被覆層５９が損耗してカーボンファイバ集束体の一部がトラック３０、３１に接触するようになってもカーボンファイバの周囲から潤滑材を接点部分に供給して円滑に摺動させることができる。
なお、該実施の形態においては、被覆層５９は発泡性の合成樹脂とし、樹脂の隙間に潤滑材が保持される様にすることがより好ましい。
【００３１】
図１３と図１４は本発明に係る摺動接点を備えた自動車用のセンサの一例を示すもので、この実施形態のセンサ１は、自動車のエンジン付近等に搭載され、ガソリンと空気との混合比をコントロールするセンサや、排気ガスのリサイクル量をコントロールするセンサなどとして使用されるものである。図１３はセンサの断面図、図１４は摺動子受けに摺動接点を取り付けた状態を示す側面図である。
【００３２】
図１３に示すセンサ１は、外殻を形成するケーシング１１と、このケーシング１１に対して図１の左右方向へ移動可能な軸１２と、前記ケーシング１１に内蔵された基材１３と、この基材１３上に形成されている抵抗体からなる第１のトラック３０及び導電体からなる第２のトラック３１を備えた基材１３に対して摺接する摺動接点１４と、この摺動接点１４を保持する摺動子受け（支持部材）１５と、基材１３に接続された外部端子１７等を備えている。
前記ケーシング１１では、一端（図１の左端部）に設けられた軸孔１１ａに前記軸１２が挿入され、他端（図１の右端部）に設けられた開口１１ｂにカバー１８が取り付けられている。
【００３３】
前記構造のセンサ１は自動車のエンジン付近などにおいて使用される。前記センサ１にあっては、摺動接点１４が第１のトラック３０と第２のトラック３１を備えた基材１３に対して往復摺動し、前述の第１の実施の形態と同様、摺動時の摺動接点１４の位置に応じて摺動接点１４のカーボンファイバ集束体１４Ａと第１のトラック３０と第２のトラック３１に接続された回路で電気抵抗、換言すると、接触抵抗値を測定することで摺動接点１４が備えられた軸１２の位置が検出され、位置検出センサとして機能する。
【００３４】
なお、前記構造のセンサ１においては、直線往復移動におけるカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａ、１４ａの位置を検出したが、回転角度センサを構成する場合、円板状の基材上面に径の異なる環状の第１のトラックと環状の第２のトラックを例えば同心円位置に配置し、接点部としてのカーボンファイバ集束体１４を回転可能な円盤状の摺動子受けに設け、環状の第１のトラックと第２のトラックに跨がるようにカーボンファイバ集束体１４を配置し、回動する摺動子受けの回動角度位置に応じてカーボンファイバ集束体１４の端部１４ａのトラックに対する接触位置が変動するので、この位置に連動して出力される出力電圧により回転角度を検出する形の回転角度センサに適用できるのは勿論である。
【００３５】
なお、本発明に係る摺動接点は、自動車のセンサ用の摺動用途の抵抗体に限らず、音響機器のスライダック抵抗等の調整用としての摺動抵抗器（調整用センサ）、スイッチ（入力センサ）、ロータリーエンコーダ（角度センサ）等の広い意味でのセンサとして各種用途に適用できるのは勿論である。
なおまた、これまで説明した例においては、カーボンファイバ集束体の形状を維持して拘束する保持部材として、金属パイプ、樹脂パイプあるいは接着剤を用いたが、カーボンファイバ集束体の形状を保持するものとして、断面コ字状等のチャンネル材を撓曲させた保持部材、熱収縮チューブに形状保持用の撓曲させた金属芯材を配置してなる複合構造の保持部材でも良く、保持部材は要はカーボンファイバ集束体を所定の形状に保持する作用を奏するものであればその構造や材料は問わない。従って上述の保持部材に潤滑材を収容しておく場合、チャンネル材、熱収縮チューブ等に収容するものとする。また、これまで説明した例においては、カーボンファイバ、あるいは、保持部材に潤滑材を、直接、含浸あるいは詰め込んだが、抵抗体に塗布しておいて摺動接点の摺動に伴ってカーボンファイバ間に保持されるようにしても良い。
【００３６】
一方、カーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａをトラック３０、３１に直接接触させる必要はなく、トラック３０、３１上に導電層を被覆してそれらの導電層を介してカーボンファイバ集束体１４を摺動させても良く、カーボンファイバの１本１本あるいはカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａに導電性粒子を含有させた樹脂層を被覆して用いても良い。
次に、これまでの実施形態では、対になるパターン３０、３１が導電体層と抵抗体層の組み合わせから構成されていたが、両方のパターンが抵抗体層からなる構成、両方のパターンが導電体層からなる構成、一方のトラックが櫛刃状の導電パターンで他方が集電体パターンからなる構成でも差し支えない。
更に、前述の接点部としては、カーボンファイバ集束体に限るものではなく、カーボンファイバを編んだ布状、フェルト状あるいは織物状のものであっても差し支えない。
そして、これらの場合、及び各実施の形態においても、一方のパターンに入力電流を流して摺動接点を介して他方のパターンから電流を出力する様に構成しても良いのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カーボンファイバ集束体の周囲に潤滑材を含む樹脂製の被覆層を形成し、この被覆層からカーボンファイバ集束体の他の部材に対する摺動部分に潤滑材を自動的に供給するので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
【００３８】
本発明は、被覆層を発泡性の合成樹脂として、該合成樹脂の隙間に潤滑材を保持したので、カーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動した場合、発泡性の合成樹脂の隙間から潤滑材を供給することができる。
本発明において、カーボンファイバ集束体の少なくとも一部を挟み込むように形成された金属材の抱持部材とすることで、カーボンファイバを密接させる効果を確実にすることができるとともに、密接支持が確実にできるので抱持部材に潤滑材を保持させる効果も高めることができ、摺動時の潤滑材の供給を確実になし得る。
【００３９】
本発明の摺動型電気部品あるいはセンサであるならば、先のいずれかに記載の摺動接点が有する作用効果を発揮できるもの、即ち、摺動接点での潤滑性が高く、トラックが損耗し難く、摺動特性の安定した寿命の長い製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に係る第１の実施の形態の摺動接点と第１のトラック及び第２のトラックの位置関係を示す斜視図である。
【図２】 図２は同摺動接点の平面図である。
【図３】 図３は同摺動接点の組立方法を説明するための斜視図である。
【図４】 図４は同摺動接点の組立途中に得られる中間成形体の斜視図である。
【図５】 図５は加工終了段階の摺動接点の斜視図である。
【図６】 図６は本発明に係る摺動接点の端部側の形状の一例を示す側面図である。
【図７】 図７は本発明に係る接点部の端部側の形状の他の一例を示す側面図である。
【図８】 図８は本発明に係る第２の実施の形態の摺動接点と第１のトラック及び第２のトラックの位置関係を示す斜視図である。
【図９】 図９は本発明に係る第３の実施の形態における摺動接点の取り付け状態の他の例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は本発明に係る摺動接点の第４の実施の形態の斜視図である。
【図１１】 図１１は本発明に係る摺動接点の第５の実施の形態の斜視図である。
【図１２】 図１２は本発明に係る摺動接点の損耗状態の一例を示す断面図である。
【図１３】 図１３は本発明に係る摺動接点を備えたセンサの一例を示す断面図である。
【図１４】 図１４は図１３に示すセンサの一部分を示す側面図である。
【図１５】 図１５は従来の摺動接点の一例を示す図である。
【符号の説明】
１３…基板、
１４、４４…摺動接点、
１４Ａ…カーボンファイバ集束体（接点部）、
１４ａ…端部（摺動端）、
１４ｂ…側部（摺動部）、
１４Ｂ…保持部材（抱持部材）、
１５…摺動子受け（支持部材）、
３０…第１のトラック、
３１…第２のトラック、
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途の接点部と摺動型電気部品及びセンサに関し、導通経路の導通抵抗を低くすることができ、信頼性の高い製品を提供できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、摺動接点を備えた可変抵抗器として図１５に示す如く、天板にスリット１００ａを有する横長のケーシング１００の内部に、ガイドロッド１０８に沿って摺動自在にスライダ１０５が設けられ、該スライダ１０５の下方に表面に抵抗体１０２をパターニングした抵抗基板１０３が設けられ、前記スライダ１０５の底部に作動時に前記抵抗体１０２に相対摺動する摺動子１０４が設けられるとともに、前記スライダ１０５の上部に前記スリット１００ａから突出する操作レバー１０５ａが形成され、前記ガイドロッド１０８の両端側にストッパ１１０、１１０に当接された状態で前記スライダ１０５を挟持する形状記憶合金からなる一対のコイルバネ１０６、１０７が設けられた構造の可変抵抗器が知られている。
【０００３】
この構成の可変抵抗器においてガイドロッド１０８に沿ってスライダ１０５が往復移動することにより、摺動子１０４は抵抗体１０２に接触しながら摺動するが、摺動子１０４の先端部１０４ａが抵抗体１０２の表面を擦り付けるので、円滑に摺動させることを目的として、抵抗基板１０３の一端側にグリス溜まり部１１０を設け、所定の温度環境となるとコイルバネ１０６、１０７が所定の形状に変形し、摺動子１０４の先端部１０４ａがグリス溜まり部１１０を通過して、この際に先端部１０４ａにグリスを付着させ、この付着させたグリスを抵抗体１０２の表面部分に補給することで摺動子１０４の安定摺動を実現できるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１５に示す構造の可変抵抗器では、可変抵抗器を傾斜させた場合のグリスの供給が不安定となり易く、更に傾斜した状態において振動を繰り返し受けた場合にグリスの供給が余計に不安定となり易い問題がある。また、スライダ１０５の両側にコイルバネ１０６、１０７を設けなくてはならない上に、高価なコイルバネが必要となるので、部品代が高くなる傾向にある。また、図１５に示す構成では摺動子１０４として金属製のプレス部品が適用されているが、金属製の摺動子１０４では抵抗体１０２との摺動時にノイズを発生し易く、繰り返し摺動により抵抗体１０２の表面を損耗させ易く、削り粉を摺動接点部分の周囲に発生させ易いという問題を有していた。
【０００５】
本発明は以上の背景に鑑みてなされたもので、グリス等の潤滑材の保持を確実にし、また、潤滑材の供給を自動的に行うことができ、接点部分での損耗を少なくし、摺動ノイズの発生を少なくすることができるとともに、相対摺動する導電パターンのトラックを削って削れ粉を発生させてしまうおそれが少ない摺動接点と摺動型電気部品及びセンサを提供することを目的の１つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の摺動接点は、複数のカーボンファイバが束ねられてカーボンファイバ集束体が構成され、前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部が導電パターンのトラックに摺動自在にされてなる接点部を備え、該カーボンファイバ集束体の周囲を、潤滑材を含む樹脂製の被覆層で覆い、前記カーボンファイバ集束体の摺動時において該被覆層が徐々に消耗するにつれて前記樹脂製の被覆層に含まれている潤滑材が接点部分に徐々に出てくるようにしたことを特徴とする。
カーボンファイバ集束体の周囲に潤滑材を含む樹脂製の被覆層が形成されている。また、この被覆層からカーボンファイバ集束体の他の部材に対する摺動部分に潤滑材が自動的に供給される。
本発明はカーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動し、潤滑材が供給されるので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
【０００７】
本発明において、前記被覆層は発泡性の合成樹脂であって、該合成樹脂の隙間に潤滑材が保持されてなるので、潤滑材が前記カーボンファイバに沿って前記接点に供給自在に保持される。
本発明はカーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動し、発泡性の合成樹脂の隙間から潤滑材が供給されるので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
ここで適用する導電パターンのトラックとは、抵抗体層、導電層、集電体層、金属層のいずれでも良くこれらの組み合わせや積層体とされた層でも良い。
【０００８】
本発明の摺動接点において、前記カーボンファイバ集束体を部分的に囲んで該カーボンファイバ集束体を支持する抱持部材が設けられ、該抱持部材により前記カーボンファイバ集束体を構成するカーボンファイバが密接状態で保持されてなることを特徴とする。
密接状態で保持されているカーボンファイバ集束体であるならば、保持されている部分あるいは保持されていない部分においても、カーボンファイバの隙間を十分に小さくできるので、カーボンファイバの隙間の部分に潤滑材を容易に保持させることができる。潤滑材が潤滑油のような液体であっても密に束ねられたカーボンファイバ集束体であるならば表面張力により十分に潤滑油を保持可能であり、グリス等の潤滑材であっても問題なくカーボンファイバ間に保持できる。
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の摺動接点は、前記カーボンファイバ集束体を部分的に囲んで該カーボンファイバ集束体を支持する抱持部材が設けられ、該抱持部材により前記カーボンファイバ集束体を構成するカーボンファイバが密接状態で保持され、前記抱持部材内部に潤滑材が収容されてなることを特徴とする。
抱持部材によりカーボンファイバが密に保持されるので、カーボンファイバどうしが密に保持されるとともに、抱持部材内部にも潤滑材が収容されることで潤滑材の供給を長期間安定して保つことができる。
【００１０】
前記課題を解決するために本発明は、前記抱持部材が前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部を挟み込むように形成された金属材からなることを特徴とする。
カーボンファイバ集束体を金属材で挟むように保持することで、カーボンファイバを更に密に保持することが可能となる。
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の摺動型電気部品は、前記摺動接点が、先のいずれかに記載の摺動接点であることを特徴とする。
先のいずれかに記載の摺動接点を備えた摺動型電気部品とすることで、先のいずれかの摺動接点が具備する特徴を有する。
【００１２】
前記課題を解決するために本発明のセンサは、先のいずれかに記載の摺動型電気部品を備えたことを特徴とする。
本発明によるセンサによれば、先に説明の摺動接点の特徴を備えたセンサを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１において符号１５は図１の左右方向に往復移動自在に設けられた摺動子受け（支持部材）であり、この摺動子受け１５の底部に斜め方向に伸びる凹部１５Ａが形成され、この凹部１５Ａに以下に詳述する摺動接点１４が接着等の固定手段により取り付けられている。
この形態の摺動接点１４は、後述するＵ字撓曲状（二股状）のカーボンファイバ集束体１４Ａとそれを拘束したＵ字筒形の保持部材（抱持部材）１４Ｂとこの保持部材１４Ｂに収容されたグリス等の潤滑材からなり、Ｕ字状に二股に撓曲されたカーボンファイバ集束体１４Ａが接点部（摺動子）とされている。
【００１４】
カーボンファイバ集束体（接点部）１４Ａは、直径数μｍ〜数１０μｍ程度、例えば５〜１０μｍ程度の細径のカーボンファイバ（炭素繊維）を好ましくは数１００本〜数１０００本程度、例えば１０００〜２０００本程度束ねたカーボンファイバの集合体からなる。そして、このカーボンファイバ集合体がＵ字型に撓曲され、アルミニウムパイプ、黄銅パイプ、ステンレス鋼製のパイプなどの塑性変形が可能な金属パイプからなるＵ字状の保持部材１４ＢによってＵ字型形状が保持されるとともに、その撓曲側ではない側の両端部、即ち、端部１４ａ、１４ａが所定の長さ保持部材１４Ｂの両端部から突出されて摺動端とされている。
潤滑材はオレフィン系潤滑油、シリコーン系潤滑油、フッ素系潤滑油、鉱物系潤滑油のいずれでもよく、これら以外の潤滑油、あるいは、潤滑油に増粘剤を添加して半固形状とした潤滑材でも良いのは勿論である。先の各種潤滑油のなかでもフッ素系のものは、耐熱性が高く、揮発し難く、トラック上の摺動面に摩耗粉が入った場合でも摩耗粉を排除し易い性質を有する。
【００１５】
また、アルミニウムパイプ等からなる保持部材１４Ｂの両端部はプレス加工等により偏平型に加工され、カーボンファイバを抜け止めしてそれらの形状を揃えるための偏平部１４ｂとされていて、これらの偏平部１４ｂから露出されたカーボンファイバの摺動部としての先端側の側部１４ａ、１４ａは個々に偏平状態になるように整列状態で突出され、一方の側部１４ａと他方の側部１４ａにおいて個々に突出されたカーボンファイバの先端部は平行状態でかつ略同一面内に並ぶように配列されている。
なお、この例では金属パイプの両端部を偏平状態になるようにプレス等の加圧手段で塑性加工して偏平部１４ｂを形成することでカーボンファイバを偏平状に整列状態とし、保持部材１４Ｂの両端部が加工時に末広がり状態になるような形状に加工されているが、本発明では特にこのような形状に限るものではなく、また、両端部を偏平型に加工しなくても良いのは勿論である。
【００１６】
以上の如く形成された摺動接点１４は、摺動子受け１５の底部側に形成された凹部１５Ａに前記保持部材１４Ｂの半分程度を挿入して挿入部分を接着等の固定手段で凹部１５Ａに固定し、かつ、摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａの先端を摺動子受け１５の底部から若干突出させた状態で摺動子受け１５の底部に固定されている。
また、摺動子受け１５の下方、即ち、摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａに対向する位置に、対になる平行配置された短冊状の第１のトラック３０と第２のトラック３１とを具備してなる導電パターン３２が基板等の基材３３上に形成された形で設けられている。また、トラックの平面形状は短冊状、櫛刃状、円弧状、矩形波状など、接点部が摺動できる形状であれば、いずれの形状でも差し支えない。
【００１７】
前記摺動接点１４の端部１４ａ、１４ａは基材３３側の第１のトラック３０と第２のトラック３１の各幅方向にわたってほぼ平行に跨がるように配置されている。即ち、偏平状態のカーボンファイバ集束体１４Ａの一方の端部１４ａはその幅方向を第１のトラック３０の幅方向に揃え、カーボンファイバ集束体１４Ａの他方の端部１４ａはその幅方向を第２のトラック３１の幅方向に揃えた状態で各トラック上をそれらの長作方向に沿って摺動するように接触支持されている。
従って摺動接点１４と第１のトラック３０と第２のトラック３１とにより摺動型電気部品が構成され、第１のトラック３０とカーボンファイバ集束体１４Ａと第２のトラック３１とによって導通経路（電路）が構成され、この導通経路内において接点は摺動部としてのカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａ、１４ａの先端部分とされている。また、前記第１のトラック３０には所定の電源装置３０Ａから所定の直流電圧が印加され、第２のトラック３１の一端側には出力端子３４が形成されている。
【００１８】
先の第１のトラック３０は抵抗体層からなり、例えば、導電体としてのカーボンブラックあるいはカーボンファイバと、主に抵抗体層の補強及び摩擦係数を低減するためのカーボンナノチューブと、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などからなるポリマー抵抗体により構成され、第２のトラック３１は良導電体からなり、例えば、銅箔、アルミニウム箔等の良導電性金属材料、あるいは導電体としての銀粉を熱硬化性樹脂に混入して形成した導体回路からなり、集電体として機能する。なお、該抵抗体層は、０.５μｍ以下の表面粗さとなるように、転写等の方法で形成されている。このため、カーボンファイバには引っ掛かりがより少くなるので、往復移動の際のヒステリシスをより抑えることができる。
前記カーボンブラックとしては、比較的小さな導電率を有するファーネスブラック（例えば、旭カーボン（株）製の商品名；旭６０、Columbian社製の商品名；ＲＡＶＥＮ１５０、三菱化成工業（株）の商品名；ＭＡ１００など）を用いることができる。また、カーボンブラックとして、比較的大きな導電率を有する導電性ファーネスブラック（例えば、ライオン（株）のケッチェンブラックＥＣ）、あるいは、アセチレンブラック（例えばデンカ（株）製の商品名；デンカブラック）などのいずれを用いても良い。
【００１９】
前記構造の摺動型電気部品にあっては、摺動子受け１５が図１の左右方向にトラック３０、３１と平行に往復移動するように構成されるので、摺動接点１４の側部１４ａ、１４ａが第１のトラック３０と第２のトラック３１に対して往復摺動し、摺動時の摺動接点１４の位置、正確には側部１４ａのトラックに対する接触位置に応じて第１のトラック３０に印加されている入力電圧が分圧されて、その出力電圧を測定することによって摺動接点１４の端部１４ａの位置が検出され、出力電圧値と位置の対応関係から位置検出が可能となる。なお、出力電圧は、第２のトラック３１に接続されている出力端子３４から得られる電気出力を測定すれば良い。
先の摺動時においてカーボンファイバ集束体１４Ａには潤滑材が含浸されているので、摺動時にこの潤滑材がカーボンファイバ先端の接点部分に供給される結果として滑らかな摺動状態が得られる。また、このためにカーボンファイバの先端部がトラック３０、３１を削るおそれも少なく、よって摺動時の摩耗粉の発生がなくなり、摺動寿命が向上する。また、カーボンファイバ集束体１４Ａの先端部は多数のカーボンファイバ端部でトラック３０、３１に接するので、摺動ノイズも低減できる。
【００２０】
次に前記構造の摺動型電気部品にあっては、対になるトラック３０、３１間をカーボンファイバ集束体１４Ａを主体として確実に電気的に接続することができる。
更にカーボンファイバ集束体１４Ａを主体として２つのトラック３０、３１を確実に電気的に接続できるので、カーボンファイバから直接電気信号を取り出す必要もなく、トラック３０、３１から電気信号の直接的な取り出しが可能となる効果がある。
【００２１】
前記構造のカーボンファイバ集束体１４Ａは例えば図３〜図５を基に以下に説明する方法で製造することができる。
図３に示すように必要長さに揃えた必要本数、例えば１０００本〜２０００本のカーボンファイバ４０を束ねたならば、カーボンファイバ４０の束ねたものをアルミニウム製のパイプ４１に挿通する。ここで、カーボンファイバの束を潤滑油に浸けてカーボンファイバの束の間に潤滑油を含浸させても良いし、グリス等の半固形タイプの潤滑材を用いるのであるならば、カーボンファイバの束に塗り込んでカーボンファイバの束の間に潤滑材を保持させておいても良い。また、グリス等の半固形潤滑材をパイプ４１の内部に予め詰め込んでおいてからカーボンファイバの束を挿通しても良い。
【００２２】
次に、図４に示すようにパイプ４１を湾曲加工してＵ字状に塑性変形させてＵ字管４１１とし、カーボンファイバ４０の束ねたものをＵ字状に保持した状態の中間成形体４２を得る。
次にＵ字管４１１の両端部をプレス加工により偏平型に塑性加工することにより、図５に示すように偏平部１４ｂを備えた保持部材１４Ｂにより拘束された状態の潤滑材付きのＵ字型のカーボンファイバ集束体を得ることができ、この状態でパイプ４１から突出されているカーボンファイバの先端が不揃いである場合は図５に２点鎖線で示す切断線Ｓ−Ｓ'線に沿ってカーボンファイバの先端部を切り揃えることで、図２に示したカーボンファイバ集束体（摺動接点）１４Ａを得ることができる。
また、該実施の形態において、保持部材を湾曲させることにより直線形状に比べてカーボンファイバーを抜けずらくすることができる。
【００２３】
なお、図４に示すＵ字管４１１をプレス加工により塑性変形させて偏平部１４ｂを形成する場合、図６に示すようにＵ字管４１１をその厚さ方向片側から主にプレスにより加圧してＵ字管４１１の厚さ方向底部側に位置するように偏平部１４ｂ１を形成するか、Ｕ字管４１１をその厚さ方向両側から均等にプレスして図７に示す如くＵ字管４１１の厚さ方向中央部に位置するように偏平部１４ｂ２を形成するかは特に問わない。また、プレス加工後のカーボンファイバ集束体１４Ａの先端部分は図６と図７に示すいずれの構造においても２点鎖線で示す切断線に沿って切り揃えてそれらの突出長さを揃えておくことが好ましい。
【００２４】
図８は本発明に係る摺動接点の第２の実施形態を示すもので、この形態においては摺動子受け（支持部材）１５に斜め下向きの凹部１５Ｂが形成され、この凹部１５Ｂに接着等の固定手段によりＵ字状の保持部材１４Ｂが斜め下向きに固定され、保持部材１４の偏平部１４ｂ３が下向きに折曲された摺動接点４４が固定され、接点部を構成するカーボンファイバ集束体１４Ａの一方の端部１４ａが第１のパターン３０にほぼ直角向きに接触するように、他方の端部１４ａが第２のパターン３１にほぼ直角向きに接触するようにそれぞれトラック３０、３１に接触されている。この形態においてカーボンファイバ集束体１４Ａの内部または保持部材１４の内部に潤滑材が含浸されているのは先の形態の場合と同様である。図８に示すカーボンファイバ集束体１４Ａを備えた摺動接点４４と第１のトラック３０並びに第２のトラック３１とからなる摺動型電気部品においても先に説明した実施の形態の摺動型電気部品の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００２５】
図９は本発明に係る摺動接点の第３の実施形態を示すもので、この形態においては第１の実施の形態と同等のＵ字撓曲状（二股状）のカーボンファイバ集束体１４Ａとそれを拘束したＵ字筒形の保持部材１４Ｂからなる摺動接点１４が接着層あるいはインサート成型層からなる接合層４５によって板バネ等の弾性を有する取付体４６に取り付けられている。
この形態の構造においては、前記取付体４６を先の第１の形態の摺動子受け１５の凹部１５Ａに接着等の固定手段で取り付けることで先の実施の形態の場合と同等の作用効果を得ることができる。
また、この形態では取付体４６自身が弾性を有するので、カーボンファイバ集束体１４Ａに弾性を持たせなくとも、側部１４ａをトラック３０、３１に対して容易に弾性接触させることができる。
【００２６】
図１０は本発明に係る摺動接点の第４の実施の形態を示すもので、図１０において符号１５は図１の左右方向に往復移動自在に設けられた摺動子受け（支持部材）であり、この摺動子受け１５の底部に斜め方向に伸びる凹部１５Ｃが形成され、この凹部１５Ｃに摺動接点１４が接着等の固定手段により取り付けられている。
この形態において凹部１５Ｃはカーボンファイバ集束体１４Ａの側部１４ａを前記トラック３０、３１に対して斜め方向に傾斜させるためにトラック３０、３１に対して傾斜させて形成されており、その傾斜角度は例えば２０〜６０°程度の範囲内において、例えば３０°前後であるが、特に先の範囲に限定されるものではない。
【００２７】
従って摺動接点１４と第１のトラック３０と第２のトラック３１とにより摺動型電気部品が構成され、第１のトラック３０とカーボンファイバ集束体１４Ａと第２のトラック３１とによって導通経路（電路）が構成され、この電路内において接点は摺動端としてのカーボンファイバ集束体１４Ａの側部１４ｂ、１４ｂとされている。また、前記第１のトラック３０には所定の電源装置３０Ａから所定の直流電圧が印加され、第２のトラック３１の一端側には出力端子３４が形成されている。
この形態の如くカーボンファイバ集束体１４Ａを斜めにトラック３０、３１に摺動させても差し支えない。この場合においてもカーボンファイバ集束体１４Ａに含浸させた潤滑材あるいは保持部材１４Ｂに収容した潤滑材を利用して先の形態の場合いと同等な円滑な摺動特性を得ることができる。
【００２８】
図１１は樹脂層でカーボンファイバ集束体の全体を覆った場合に得られる接点部を示すもので、この形態の接点部５７はカーボンファイバ集束体５８とその周囲を覆う被覆層５９からなり、カーボンファイバ集束体５８の側部５８ａが被覆層５９を介してトラック３０あるいは３１に斜めに接近されて当接された状態を示す拡大図である。
このような構成の接点部５７においては、樹脂製の被覆層５９の内部に導電性のカーボンナノチューブ、粒子状の導電体等の導電物質と潤滑材粒子を混入しておく。
即ち、カーボンファイバ集束体５８を樹脂で固めて製造する場合、使用する樹脂液に、カーボンブラック等の導電性粒子、カーボンナノチューブ（直径１０ｎｍ程度）等の補強用、摺動特性向上を兼ね備える導電粒子と、グリス等の半固形潤滑材あるいは固形潤滑材を混入しておくことが好ましい。
【００２９】
この形態ではカーボンファイバ集束体５８の周囲を樹脂製の被覆層５９が覆うので、カーボンファイバ集束体５８の剛性を被覆層５９が強化し、被覆層５９の部分でつっぱることができるので、カーボンファイバ集束体５８が往復移動する場合、往路側に移動しても復路側に移動しても、即ち、図１１において矢印に沿って右側に移動しても、あるいは矢印に沿って左側に移動しても、カーボンファイバ集束体５８が反対側に向きを変えることなく図１１の状態を維持したままカーボンファイバ集束体５８の側部５８ａをトラック３０に当接させたままで往復移動させることができる。
また、摺動時において被覆層５９が徐々に損耗するにつれて樹脂層５９に含まれている潤滑材が接点部分に徐々に出てくるので、摺動を円滑に行うことができる。
【００３０】
図１２は先の形態のカーボンファイバ集束体５８を備えた接点部５７の被覆層５９が繰り返し摺動により損耗し、トラック３０に対してカーボンファイバ集束体５８を接触させながら摺動している状態を示す。
この状態になっても先の形態の接点部５７であるならば、被覆層５９が損耗してもトラックにカーボンファイバ集束体５８が摺動するようになるのみであるので、摺動特性としては特に劣化する事なく維持しながら目的を達成することができる。また、この形態のカーボンファイバ集束体５８に潤滑油を含浸させたものを樹脂層で固めて製造しておくならば、被覆層５９が損耗してカーボンファイバ集束体の一部がトラック３０、３１に接触するようになってもカーボンファイバの周囲から潤滑材を接点部分に供給して円滑に摺動させることができる。
なお、該実施の形態においては、被覆層５９は発泡性の合成樹脂とし、樹脂の隙間に潤滑材が保持される様にすることがより好ましい。
【００３１】
図１３と図１４は本発明に係る摺動接点を備えた自動車用のセンサの一例を示すもので、この実施形態のセンサ１は、自動車のエンジン付近等に搭載され、ガソリンと空気との混合比をコントロールするセンサや、排気ガスのリサイクル量をコントロールするセンサなどとして使用されるものである。図１３はセンサの断面図、図１４は摺動子受けに摺動接点を取り付けた状態を示す側面図である。
【００３２】
図１３に示すセンサ１は、外殻を形成するケーシング１１と、このケーシング１１に対して図１の左右方向へ移動可能な軸１２と、前記ケーシング１１に内蔵された基材１３と、この基材１３上に形成されている抵抗体からなる第１のトラック３０及び導電体からなる第２のトラック３１を備えた基材１３に対して摺接する摺動接点１４と、この摺動接点１４を保持する摺動子受け（支持部材）１５と、基材１３に接続された外部端子１７等を備えている。
前記ケーシング１１では、一端（図１の左端部）に設けられた軸孔１１ａに前記軸１２が挿入され、他端（図１の右端部）に設けられた開口１１ｂにカバー１８が取り付けられている。
【００３３】
前記構造のセンサ１は自動車のエンジン付近などにおいて使用される。前記センサ１にあっては、摺動接点１４が第１のトラック３０と第２のトラック３１を備えた基材１３に対して往復摺動し、前述の第１の実施の形態と同様、摺動時の摺動接点１４の位置に応じて摺動接点１４のカーボンファイバ集束体１４Ａと第１のトラック３０と第２のトラック３１に接続された回路で電気抵抗、換言すると、接触抵抗値を測定することで摺動接点１４が備えられた軸１２の位置が検出され、位置検出センサとして機能する。
【００３４】
なお、前記構造のセンサ１においては、直線往復移動におけるカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａ、１４ａの位置を検出したが、回転角度センサを構成する場合、円板状の基材上面に径の異なる環状の第１のトラックと環状の第２のトラックを例えば同心円位置に配置し、接点部としてのカーボンファイバ集束体１４を回転可能な円盤状の摺動子受けに設け、環状の第１のトラックと第２のトラックに跨がるようにカーボンファイバ集束体１４を配置し、回動する摺動子受けの回動角度位置に応じてカーボンファイバ集束体１４の端部１４ａのトラックに対する接触位置が変動するので、この位置に連動して出力される出力電圧により回転角度を検出する形の回転角度センサに適用できるのは勿論である。
【００３５】
なお、本発明に係る摺動接点は、自動車のセンサ用の摺動用途の抵抗体に限らず、音響機器のスライダック抵抗等の調整用としての摺動抵抗器（調整用センサ）、スイッチ（入力センサ）、ロータリーエンコーダ（角度センサ）等の広い意味でのセンサとして各種用途に適用できるのは勿論である。
なおまた、これまで説明した例においては、カーボンファイバ集束体の形状を維持して拘束する保持部材として、金属パイプ、樹脂パイプあるいは接着剤を用いたが、カーボンファイバ集束体の形状を保持するものとして、断面コ字状等のチャンネル材を撓曲させた保持部材、熱収縮チューブに形状保持用の撓曲させた金属芯材を配置してなる複合構造の保持部材でも良く、保持部材は要はカーボンファイバ集束体を所定の形状に保持する作用を奏するものであればその構造や材料は問わない。従って上述の保持部材に潤滑材を収容しておく場合、チャンネル材、熱収縮チューブ等に収容するものとする。また、これまで説明した例においては、カーボンファイバ、あるいは、保持部材に潤滑材を、直接、含浸あるいは詰め込んだが、抵抗体に塗布しておいて摺動接点の摺動に伴ってカーボンファイバ間に保持されるようにしても良い。
【００３６】
一方、カーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａをトラック３０、３１に直接接触させる必要はなく、トラック３０、３１上に導電層を被覆してそれらの導電層を介してカーボンファイバ集束体１４を摺動させても良く、カーボンファイバの１本１本あるいはカーボンファイバ集束体１４Ａの端部１４ａに導電性粒子を含有させた樹脂層を被覆して用いても良い。
次に、これまでの実施形態では、対になるパターン３０、３１が導電体層と抵抗体層の組み合わせから構成されていたが、両方のパターンが抵抗体層からなる構成、両方のパターンが導電体層からなる構成、一方のトラックが櫛刃状の導電パターンで他方が集電体パターンからなる構成でも差し支えない。
更に、前述の接点部としては、カーボンファイバ集束体に限るものではなく、カーボンファイバを編んだ布状、フェルト状あるいは織物状のものであっても差し支えない。
そして、これらの場合、及び各実施の形態においても、一方のパターンに入力電流を流して摺動接点を介して他方のパターンから電流を出力する様に構成しても良いのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カーボンファイバ集束体の周囲に潤滑材を含む樹脂製の被覆層を形成し、この被覆層からカーボンファイバ集束体の他の部材に対する摺動部分に潤滑材を自動的に供給するので、カーボンファイバを単に摺動させる場合よりもトラックを削る作用は少なくなり、トラックが削られ難く、トラック摩耗の進行度が遅くなる。従って、繰り返し往復摺動を受けた場合にトラックに対する接点部の摺動特性が安定し、長期間の使用にも耐え得る。
【００３８】
本発明は、被覆層を発泡性の合成樹脂として、該合成樹脂の隙間に潤滑材を保持したので、カーボンファイバ集束体で導電パターンのトラックに摺動した場合、発泡性の合成樹脂の隙間から潤滑材を供給することができる。
本発明において、カーボンファイバ集束体の少なくとも一部を挟み込むように形成された金属材の抱持部材とすることで、カーボンファイバを密接させる効果を確実にすることができるとともに、密接支持が確実にできるので抱持部材に潤滑材を保持させる効果も高めることができ、摺動時の潤滑材の供給を確実になし得る。
【００３９】
本発明の摺動型電気部品あるいはセンサであるならば、先のいずれかに記載の摺動接点が有する作用効果を発揮できるもの、即ち、摺動接点での潤滑性が高く、トラックが損耗し難く、摺動特性の安定した寿命の長い製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に係る第１の実施の形態の摺動接点と第１のトラック及び第２のトラックの位置関係を示す斜視図である。
【図２】 図２は同摺動接点の平面図である。
【図３】 図３は同摺動接点の組立方法を説明するための斜視図である。
【図４】 図４は同摺動接点の組立途中に得られる中間成形体の斜視図である。
【図５】 図５は加工終了段階の摺動接点の斜視図である。
【図６】 図６は本発明に係る摺動接点の端部側の形状の一例を示す側面図である。
【図７】 図７は本発明に係る接点部の端部側の形状の他の一例を示す側面図である。
【図８】 図８は本発明に係る第２の実施の形態の摺動接点と第１のトラック及び第２のトラックの位置関係を示す斜視図である。
【図９】 図９は本発明に係る第３の実施の形態における摺動接点の取り付け状態の他の例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は本発明に係る摺動接点の第４の実施の形態の斜視図である。
【図１１】 図１１は本発明に係る摺動接点の第５の実施の形態の斜視図である。
【図１２】 図１２は本発明に係る摺動接点の損耗状態の一例を示す断面図である。
【図１３】 図１３は本発明に係る摺動接点を備えたセンサの一例を示す断面図である。
【図１４】 図１４は図１３に示すセンサの一部分を示す側面図である。
【図１５】 図１５は従来の摺動接点の一例を示す図である。
【符号の説明】
１３…基板、
１４、４４…摺動接点、
１４Ａ…カーボンファイバ集束体（接点部）、
１４ａ…端部（摺動端）、
１４ｂ…側部（摺動部）、
１４Ｂ…保持部材（抱持部材）、
１５…摺動子受け（支持部材）、
３０…第１のトラック、
３１…第２のトラック、
Claims (6)
- 複数のカーボンファイバが束ねられてカーボンファイバ集束体が構成され、前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部が導電パターンのトラックに摺動自在にされてなる接点部を備え、該カーボンファイバ集束体の周囲を、潤滑材を含む樹脂製の被覆層で覆い、前記カーボンファイバ集束体の摺動時において該被覆層が徐々に消耗するにつれて前記樹脂製の被覆層に含まれている潤滑材が接点部分に徐々に出てくるようにしたことを特徴とする摺動接点。
- 前記被覆層は発泡性の合成樹脂であって、該合成樹脂の隙間に潤滑材が保持されてなることを特徴とする請求項１に記載の摺動接点。
- 前記カーボンファイバ集束体を部分的に囲んで該カーボンファイバ集束体を支持する抱持部材が設けられ、該抱持部材により前記カーボンファイバ集束体を構成するカーボンファイバが密接状態で保持され、前記抱持部材内部に潤滑材が収容されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の摺動接点。
- 前記抱持部材が前記カーボンファイバ集束体の少なくとも一部を挟み込むように形成された金属材からなることを特徴とする請求項３に記載の摺動接点。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の摺動接点と該摺動接点のカーボンファイバ収束体に相対摺動されるトラックを有する導電パターンとを具備したことを特徴とする摺動型電気部品。
- 請求項５に記載の摺動型電気部品を具備したことを特徴とするセンサ。
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