JP5163565B2 - 回転センサ - Google Patents

Description

本発明は、回転センサ、特に、シャフトなどの回転角度を抵抗値の変化として検出する回転センサに関する。

従来、基板上に配置された略円弧形状の可変抵抗膜上を回転体に固定された摺動子が該回転体とともに回転することで、可変抵抗膜の一端部と摺動子間の抵抗値が可変とされる回転センサが知られている。

この種の回転センサとして、特許文献１には、出力電圧比が緩やかに変化する可変領域の両端から極めて急激に該出力電圧比が０又は１の領域に切り替わる機能を有するものが記載されている。ところで、この種の回転センサでは出力が部分的に平坦な特性を有するものが求められる場合があり、従来の回転センサでは対応するものが存在していない。

実開平５−３１２０６号公報

そこで、本発明の目的は、出力特性が部分的に平坦な特性を有し、かつ、出力特性のばらつきを低減できる回転センサを提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である回転センサは、
基板に配置された略円弧形状の第１の抵抗膜上及び基板に配置された集電体上を回転体に固定された摺動子が該回転体とともに回転することで、第１の抵抗膜の端部と集電体間の抵抗値が可変とされる回転センサにおいて、
前記第１の抵抗膜の少なくとも一方端部に重ねて導電膜を配置して２層構造とし、
前記第１の抵抗膜の少なくとも前記一方端部から、端子と電気的に接続された帯状の第２の抵抗膜が延在し、
前記第２の抵抗膜は、前記導電膜にそのコーナー部を除く部分に近接して、前記第１の抵抗膜に電気的に接続されていること、
を特徴とする。

前記回転センサにおいては、摺動子が第１の抵抗膜上及び集電体上を回転することにより、第１の抵抗膜の端部と集電体間の抵抗値が可変とされ、抵抗値が回転角度として検出される。第１の抵抗膜の少なくとも一方端部は導電膜との２層構造とされているため、摺動子が導電膜上を摺動している範囲では抵抗値の変化はなく、あるいは、極微量であり、平坦な出力特性を得ることができる。また、導電膜のコーナー部は導電材料を塗布する際に“欠け”や“かすれ”が生じやすいが、第２の抵抗膜は導電膜にそのコーナー部を除く部分に近接して第１の抵抗膜に電気的に接続されているため、前記“欠け”や“かすれ”に起因する出力特性のばらつきが排除される。

本発明によれば、出力特性が部分的に平坦な特性を有し、かつ、出力特性のばらつきのない回転センサを得ることができる。

本発明の一実施例である回転センサを示す断面図である。 前記回転センサを構成する摺動子を示す平面図である。 前記回転センサを構成する基板を示す平面図である。 前記回転センサの端子部分を示す断面図である。 前記回転センサの出力特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る回転センサの実施例について、添付図面を参照して説明する。

本発明の一実施例である回転センサは、図１に示すように、概略、シャフト１０とケース２０と基板３０とで構成されている。シャフト１０は主軸部１１と大径部１２とからなり、主軸部１１がケース２０の軸受け部２１に回転自在に、かつ、大径部１２の端面に設けた軸部１３が基板３０の凹部３１に回転自在に取り付けられている。また、大径部１２には摺動子４０が固定されている。

この摺動子４０は、図２に示すように、平板状の基部４１の両端から接点圧が作用するように細く湾曲して延在する多数本の接点部４２，４３が形成され、三つの穴４４によってシャフト１０の大径部１２にかしめられている。なお、本実施例で用いられている摺動子４０は従来から周知のものである。

基板３０は、略箱形状をなし、前記摺動子４０と対向する表面には、図３に示すように、導電材からなる潤滑膜３３で被覆された導電材からなる円形状の集電体３２、カーボンからなる略円弧形状の第１の抵抗膜３５、及び、第１の抵抗膜３５の両端から延在されたカーボンからなる帯状の第２の抵抗膜３６，３７が形成されている。なお、第１の抵抗膜３５はほぼ中間のポイントＸ３で幅寸法が変化している。

集電体３２は一部分から基板３０の縁部（図３の下部）に延在され、基板３０に固定した端子ピン４５に電気的に接続されている。第２の抵抗膜３６，３７の端部は基板３０の表面に形成した電極３８を介して基板３０に固定した端子ピン４６，４７に電気的に接続されている。前記摺動子４０は、接点部４２が潤滑膜３３を介して集電体３２に接触し、接点部４３が第１の抵抗膜３５に接触している。

また、第１の抵抗膜３５の一方端部には、図３に示すポイントＸ１からＸ２にわたって銀からなる導電膜３９が配置されている。導電膜３９は、図４に示すように、基板３０の表面に形成され、その上に第１の抵抗膜３５が重ねて形成されることにより、この部分で２層構造とされている。

前述のごとく、接点部４２，４３が集電体３２及び第１の抵抗膜３５に接触した状態で、摺動子４０はシャフト１０の回転に伴ってポイントＸ１から矢印Ｙ方向にポイントＸ４まで回転可能である。所定値の電圧が端子ピン４６，４７間に印加され、摺動子４０の回転角度に対応する電圧が端子ピン４５，４６間及び端子ピン４５，４７間から出力される。

端子ピン４５，４６間の出力電圧は図５に示すとおりである。即ち、摺動子４０の回転位置が初期位置であるポイントＸ１にあるとき出力電圧はＶ１であり、ポイントＸ２まではこの電圧Ｖ１が出力される。ポイントＸ１−Ｘ２間には導電膜３９が配置されているため、抵抗値の変化はなく、あるいは、極微量であり、平坦な出力特性が得られる。

摺動子４０がポイントＸ２−Ｘ３間を回転するとき、ポイントＸ３までは接点部４３が比較的細い第１の抵抗膜３５上を移動するため、出力電圧は急激に電圧Ｖ２まで上昇する。その後、摺動子４０がポイントＸ３−Ｘ４間を回転するとき、接点部４３が比較的太い第１の抵抗膜３５上を移動するため、出力電圧は緩やかに電圧Ｖ３まで上昇する。

ところで、導電膜３９はポイントＸ１−Ｘ２間に円弧形状に形成されているが、導電材料を塗布する際にコーナー部３９ａ，３９ｂは“欠け”や“かすれ”が生じやすい。仮に、第２の抵抗膜３６がこのようなコーナー部３９ａ，３９ｂに近接して第１の抵抗膜３５に電気的に接続されていると、“欠け”や “かすれ”が抵抗成分となるため、出力特性にばらつきを生じることになる。しかし、本実施例において、第２の抵抗膜３６は、導電膜３９にそのコーナー部３９ａ，３９ｂを除く部分に近接して、第１の抵抗膜３５に電気的に接続されているため、前記“欠け”や“かすれ”に起因する出力特性のばらつきが排除される。

また、前記抵抗膜３６，３７はスキージを一方向（例えば、図３中矢印Ｚ方向）に移動させて抵抗ペーストを用いてスクリーン印刷される。第２の抵抗膜３６はスキージの移動方向に対して４５°になるように配置されているため、スキージによるペーストの掻き取り量が安定化し、所定の膜厚に印刷される。第２の抵抗膜３６は細いので膜厚が安定しないと、抵抗値のばらつきが大きくなる。それゆえ、第２の抵抗膜３６の膜厚が安定することは、出力特性のばらつき解消に大きく寄与する。

なお、本発明に係る回転センサは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、抵抗膜３５，３６，３７や集電体３２の細部の形状、シャフト１０やケース２０の構成は任意である。導電膜３９は良導電体であれば銀以外であってもよい。また、抵抗膜３５，３６，３７や集電体３２の材料は種々のものを用いることができる。

以上のように、本発明は、シャフトなどの回転角度を抵抗値の変化として検出する回転センサに有用であり、特に、出力特性が部分的に平坦な特性を有し、かつ、出力特性のばらつきを低減できる点で優れている。

１０…シャフト（回転体）
２０…ケース
３０…基板
３２…集電体
３５…第１の抵抗膜
３６…第２の抵抗膜
３９…導電膜
３９ａ，３９ｂ…コーナー部
４０…摺動子

Claims (3)

1. 基板に配置された略円弧形状の第１の抵抗膜上及び基板に配置された集電体上を回転体に固定された摺動子が該回転体とともに回転することで、第１の抵抗膜の端部と集電体間の抵抗値が可変とされる回転センサにおいて、
   前記第１の抵抗膜の少なくとも一方端部に重ねて導電膜を配置して２層構造とし、
   前記第１の抵抗膜の少なくとも前記一方端部から、端子と電気的に接続された帯状の第２の抵抗膜が延在し、
   前記第２の抵抗膜は、前記導電膜にそのコーナー部を除く部分に近接して、前記第１の抵抗膜に電気的に接続されていること、
   を特徴とする回転センサ。
2. 前記第１及び第２の抵抗膜はカーボンからなり、前記導電膜は銀からなること、を特徴とする請求項１に記載の回転センサ。
3. 前記回転体はシャフトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転センサ。

Images