JP6792445B2 - スリップリング、該スリップリングを備える回転センサ装置、及びスリップリングの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スリップリング、該スリップリングを備える回転センサ装置、及びスリップリングの製造方法に関する。

一般的に、アクチエータによって駆動回転される回転部材の回転位置を検出する回転センサ装置（ポジションセンサ）において、高温対応可能な回転センサ装置として、接点式のスリップリングブラシ方式がある。

スリップリングブラシ方式では、検出用リングに配置された金属部と、検出用リング上を滑りながら接触するブラシ（切片）によって電力や信号を伝達する。例えば、スリップリング（検出用の回転体）の一例として、特許文献１には、図１２に示すような回転体が提案されている。

図１２の構成では、回転体９５は、樹脂製の円筒部９６と、周面に設けられた導電材からなるコード部材９７とで構成されている。また、コード部材９７として、円筒部９６の外円周面上で、コモンパターン９７ａと、櫛歯状のコードパターン９７ｂと、クリック用の凹凸部９６ａとが形成されている。これらのコモンパターン９７ａ、コードパターン９７ｂ、及び凹凸部９６ａは、回転軸方向に並設されている。また、円筒部９６の両端面には、軸部９６ｂが設けられると共に、中心部には非円形状の穴（Ｉカットされた穴）９６ｃが形成されている。

そして、この回転体９５は、軸部９６ｂが一対の腕部９１ｃの支持部９１ｄにスナップ止めされて、絶縁基台９１に回転可能に取り付けられる。回転体９５が絶縁基台９１に取り付けられた状態で、コモンパターン９７ａには共通接触片９３の接触部９３ａが接触し、コードパターン９７ｂには接触片９２の接触部９２ａが接触し、凹凸部９６ａには弾性板（不図示）が弾接している。

そして、このような構成を有する回転型エンコーダの動作では、先ず、回転体９５の孔９６ｃには、駆動軸（不図示）が挿入された状態で、外部からこの駆動軸を回転すると、回転体９５が回転する。すると、コード部材９７も回転して、コモンパターン９７ａには共通接触片９３が常時接触すると共に、コードパターン９７ｂには接触片９２が接離して、共通接触片９３と接触片９２と間にパルス信号が発生するようになる。また、回転体９５の回転に伴う凹凸部９６ａによって、弾性板が凹凸部９６ａに係脱して、回転体９５がクリック動作する。このように、回転型エンコーダの動作が行われる。

特開２００１−１６７６６６号公報

上記の図１２の構成は、回転体９５において樹脂製の円筒部９６の上のブラシ（接触片９２，９３）が接触して通る（擦動する）ものだった。したがって、図１２の回転体９５を用いて回転検出を行うことで、摩擦により接触片９２，９３の成分が樹脂に残ると、コード部材９７以外の円筒部９６でショートが発生して誤検知となり、回転体９５の回転位置の検知精度の劣化が早まる要因となった。

また、この回転体９５は金属製のコード部材９７を樹脂製の円筒部９６の上に嵌め合わせて製造されるため、繰り返しの利用により、回転体の遠心力により、金属の部分が剥がれる可能性があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した、ブラシとの接触と遠心力に起因する劣化を防ぎ、長寿命化を図ることができるスリップリングの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様のスリップリングブラシ方式の回転センサ装置に用いられるスリップリングによれば、略円筒形の金属リングと、前記金属リングを支持する樹脂リングと、を備え、軸方向に延伸するスリットが、２×ｎ本、前記金属リング及び前記樹脂リングの外周の側面に形成されており、前記金属リングにおいて、前記略円筒形の軸方向の側面の一端側はコモン部であって、該コモン部は、前記スリットで２×ｎ個に分割され、隣接する同士が導通可能な２×ｎ個のコモン領域を有し、前記軸方向の前記側面の他端側は検出部であって、該検出部は、前記スリットで２×ｎ個に分割され、導通可能に前記コモン領域と接続されるｎ個の導通領域と、前記コモン領域から分離され導通不能なｎ個の孤立領域とを有しており、
前記導通領域と前記孤立領域とは前記スリットを挟んで交互に設けられている。

一態様によれば、スリップリングにおいて、ブラシとの接触と遠心力に起因する劣化を防ぎ、長寿命化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る検出用回転体をブラシホルダーに取り付けた回転検知装置の全体図。 検出用回転体（スリップリング）の外形図。 検出用回転体の製造工程を示すフローチャート。 検出用回転体の製造工程に含まれるモールド工程を示す説明図。 検出用回転体の金属部分のみを示す説明図。 回転体の樹脂部分のみを示す説明図。 検出用回転体の断面図 検出用回転体の横断面図 検出用回転体の金属部分の導通状態を示す模式図。 図１の回転センサ装置の分解図 回転センサ装置での、検出用回転体とブラシとの接触状態を示す説明図。 従来例の検出用センサの斜視図。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜回転センサ装置＞
まず、本発明の実施形態に係る回転センサ装置について図１を用いて説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る検出用回転体１をブラシホルダー３に取り付けた回転センサ装置１００の全体図を示す。

図１に示す回転センサ装置１００は、スリップリングブラシ方式の回転センサ装置であって、検出用回転体１と、ブラシ４１〜４３（図１０参照）が設けられたブラシホルダー（ベース部材）３を備えている。

回転センサ装置１００では、軸を有する回転部材であるモータや、ギヤや、ローラや、回転開閉弁、あるいは、モータなどで回転部材を駆動させる回転駆動部材であるアクチエータなどの回転を検出するように、検出対象となる回転部材又はアクチエータの駆動軸７が検出用回転体１と接続されて設けられる。

詳しくは、スリップリングである検出用回転体１の略円筒形の空洞部の内側には、検出用回転体１が連動回転させられる、何らかの回転部材と連結しているアクチエータ又は回転部材の駆動軸７が挿入されて（嵌めこまれて）いるものとする。

回転センサ装置１００では、回路基板（不図示）は、検出用回転体１が回転して、接触しているブラシ４１〜４３（図１０参照）が回転位置、回転量を検出することにより、駆動軸７に連結される検出用回転体１の回転位置、回転量情報を取得する。

例えば、アクチエータが回転部材として、バルブ内に設けられた回転開閉弁を駆動回転させる場合、回路基板内で外部から入力される信号が所定の閾値になったら（回転位置の変更を指示されたら）、回転開閉弁を所定の角度、開閉させる。

ブラシホルダー３は、通電状態の検出に関与しない、例えば樹脂などの絶縁素材で構成される。

＜検出用回転体の概略＞
図２に検出用回転体の外形図を示す。図２に示すように、検出用回転体１は、金属リング１０と樹脂リング２０とを備える。

金属リング１０はブラシと接触する部分であり、樹脂リング２０は、金属リング１０を支持して固定する部分である。

検出用回転体１は、金属リング１０と樹脂リング２０の両方に渡って、軸方向（長さ方向、図２、±Ｘ方向）に延伸するスリット２が、１２本形成されている。

金属リング１０において、検出用回転体１の略円筒形の軸方向の、側面の一端側（−Ｘ側、図２手前側）がコモン部１１であり、側面の他端側（＋Ｘ側、図２奥側）が検出部１２である。

検出用回転体１の軸方向の側面の一端側（−Ｘ側）のコモン部１１では、スリット２で分割された１２個の金属領域（セグメント）は、隣接する金属領域（コモン領域１４）同士が導通可能な１２個のコモン領域１４で構成されている。

検出用回転体１の軸方向の側面の他端側（＋Ｘ側）の検出部１２では、スリット２で分割された１２個の金属領域は、導通可能にコモン領域１４と接続される６個の導通領域１６と、コモン領域１４から分離され導通不能な６個の孤立領域１７とで構成されている。ここで、検出部１２では、導通領域１６と孤立領域１７とが、スリット２を挟んで交互に設けられている。

一方、樹脂リング２０において、検出用回転体１の略円筒形の軸方向の、側面の一端側（−Ｘ側、図２手前側）がコモン側樹脂部２１であり、側面の他端側（＋Ｘ側、図２奥側）が検出側樹脂部２２であり、軸方向の中央付近が中央樹脂部２３である。さらに樹脂リング２０は金属リング１０の内周側（内側）に、内周リング樹脂部２４を含んでいる。

また、図２手前側に示すコモン側樹脂部２１には、コモン側モールド穴２５が形成されている。

＜検出用回転体の製造工程＞
下記、図３を用いて検出用回転体１の製造方法について説明する。図３は検出用回転体の製造工程を示すフローチャートである。

まず、所定のサイズの略長方形の金属板Ｍ（図３（ａ）参照）を用いてフローを開始する。

ステップＳ１：段付け加工、外形抜き加工により、図３（ｂ）に示すように、中央溝部１３と、一方の長辺の縁部にある突出部１５ｘと、他方の長辺の縁部にある端部薄肉部１２ｔを形成する。

詳しくは、略長方形の金属板Ｍの短辺の中央部に、第１の面Ｓ１から凹んでいる一定の深さ及び一定の幅で長辺に平行に延伸する中央溝部１３の、窪み部分である中央薄肉部１８を、段付け加工により形成する。該中央溝部１３内で、断続的に第１の面Ｓ１に対向する第２の面Ｓ２に貫通する６個の長孔である貫通孔１９，１９ｅを、外形抜き加工により形成する。

なお、貫通孔１９は、縁部に曲率を有した楕円形（長孔）である例を示しているが、長方形形状であってもよい。また、図３（ｂ）に示すように片方の長方形の長辺の端部にかかる貫通孔１９ｅは、曲率を有していなくてもよい。

また、一方の長辺の縁部に対して、１１個の、先端が半円状の（先端が丸まっている）半楕円のリング状（環状）の突出部（舌片）１５ｘが、連なって、所定領域から突出するように外形抜き加工する。

なお、本例では、突出部１５ｘとして、半楕円状のリングを１１個形成する例を示しているが、１１個形成した後、長辺方向の両端に、１／４の楕円状のリングを２個形成し、後段する丸め加工後に、接合部Ｊで隣接することでリング状になる構成にしてもよい。

また、複数の突出部１５ｘを形成しない、他方の長辺の縁部に対して、第１の面Ｓ１から窪んで厚みが薄い端部薄肉部１２ｔを形成するように、段付け加工をする。

ステップＳ２：折り曲げ加工
１１個の半楕円状のリングの突出部１５ｘを、図３（ｃ）に示すように、第２の面Ｓ２の方（図中、下向き）に折り曲げる（屈折させる）。突出部１５ｘは途中から折り曲げられることで、略下向きに起立する折れ曲がり部１５ａと、折れ曲がり部１５ａの根元の部分である歪み緩和部１５ｂとを有する突出折れ曲がり部１５となる。

なお、本例では、突出部１５ｘは、後段のＳ３で、丸める際に折れ曲がり部１５ａの根元付近も含めて、外周がなるべく真円に近い形状になるように、内部が開口した半楕円状のリング（円環）の例を示しているが、Ｓ１〜Ｓ３までの段階で、突出部１５ｘの内部に開口していなくてもよい。

なお、突出部１５ｘの外形形状は楕円形（長方形と半円を組み合わせた形）にしているが、他の形状であってもよい。ただし、Ｓ３の丸め加工の後でも、隣接する折れ曲がり部１５ａ同士が重なり合わないように、例えば、隣り合う突出部１５ｘ同士が所定距離離間して配置するように設定すると好ましい。

ステップＳ３：丸め加工
ステップＳ１，Ｓ２で外形抜き加工、段付け加工、折り曲げ加工された長方形の金属板の長辺を丸めて短辺同士を接合させて接合部Ｊとして、図３（ｄ）に示すように、略円筒形に丸める。

なお、図３では、ＳＴＡＲＴの時点で、所定サイズの金属板Ｍを用いて、外形抜き加工、段付加工、折り曲げ加工を行っているが、使用する金属板を、長手方向に連続したリール状のフープ材から端部を引き出して作業台上に延ばし、連続した金属板を一緒に加工してもよい。この場合、ステップＳ１の外形抜き、段付け加工、ステップＳ２の折り曲げ加工を行った後に、連続した金属板を所定のサイズ毎に裁断して、ステップＳ３でその金属板を略円筒形に丸める。

ステップＳ４：モールド加工
モールド加工により、液状あるいは固体を溶融した、例えばエポキシ樹脂や、フェノール樹脂などの樹脂を、中央に円柱状の凸部（例えば、図４の中央突起８２）を有する金型（例えば、図４の金型８０）に流し込んで固化することで所定形状を形成する。これにより、丸められた略円筒状の金属が樹脂によってモールドされ、図３（ｅ）のような構成となる。

詳しくは、図４に検出用回転体１の製造工程に含まれるモールド工程の説明図を示す。図４において、（ａ）はステップＳ４のモールド工程で用いる金型の一例を示し、（ｂ）は金型内に金属円筒が挿入されている状態を示す。

図４（ａ）を参照して、モールド工程で用いる金型８０は、金型固定側８１と、金型可動側８５によって構成される。金型固定側８１には、中央突起８２、位置決め用突起８３、下部支持脚部８４が設けられている。金型可動側８５には、金型可動側支持部８６が設けられている。なお、本例では、樹脂の中心に空洞部を形成するための中央突起８２は金型固定側８１と一体化した例を示しているが、中央突起８２は金型可動側８５と一体化していてもよい。

図４（ｂ）を参照して、丸められた略円筒状の金属の内径と、中心にある円柱である中央突起８２との間にある樹脂によって、略円筒形の側面の内周面（金属板の第２の面に対応する面）の全面を覆うように内周リング樹脂部２４が形成される。

図４（ｂ）の略円筒状の金属の下側と金型８０の底面との間にある樹脂によって、中央突起８２の部分を除いて、略円筒状の金属の下面を下側から所定の幅の円環状に覆うように形成される検出部１２側の検出側樹脂部２２が形成される。この際、検出側樹脂部２２を所定の厚さで形成するために、下部支持脚部８４が、丸められた略円筒状の金属の下面を支持する。その下部支持脚部８４に対応する部分が、検出側樹脂部２２における凹みである検出側モールド凹部２７になる（図６（ｄ）参照）。また、略円筒状の金属の下側に位置する端部薄肉部１２ｔと、金型固定側８１の内周面との間に、下側から樹脂が入り込む。

図４（ｂ）の略円筒状の金属の上側にある樹脂によって、中央突起８２の部分を除いて、略円筒状の金属の上面を上側から所定の幅の円環状に覆うように、コモン部１１側のコモン側樹脂部２１が形成される。この際、コモン側樹脂部２１を所定の厚さで形成するために、金型可動側支持部８６がフタ部材であり金型可動側８５を支持している。その金型可動側支持部８６に対応する部分が、コモン側樹脂部２１において、金属である折れ曲がり部１５ａまで連通するコモン側モールド穴２５になる（図６（ｂ）参照）。

図４（ｂ）のように溶解した樹脂を用いるため、内周リング樹脂部２４が形成される際、図３（ｄ）の点線矢印に示すように、略円筒状の金属の貫通孔１９から外側に向かって樹脂が入り込み、中央溝部１３が埋まることで、中央樹脂部２３が形成される。中央樹脂部２３により、略円筒状の金属の中央溝部１３（１８，１９）が埋まる。詳しくは、図３（ｄ）の点線矢印で示すように、樹脂は、貫通孔１９を通って、薄肉部１８の外側に広がり、中央溝部１３は図３（ｅ）のように埋められて中央樹脂部２３となる。なお、中央溝部１３における樹脂の詳細については、図７、図８とともに後述する。

このように、内周リング樹脂部２４、検出側樹脂部２２、コモン側樹脂部２１、中央樹脂部２３によって、略円筒状の金属を樹脂によって固定する。

ステップＳ５：スリット加工
丸められた略円筒状の金属とモールドしている樹脂の外周面に、図３（ｆ）に示すように、１２本のスリット２を形成する。

検出用回転体１の外周にスリット２が刻まれることで、金属リング１０の円筒形状の外周面の一端側（図３（ｆ）手前側）は、１２個のコモン領域１４を有するコモン部１１となる。また、他端側（図３（ｆ）奥側）は、コモン部１１と導通可能な導通領域１６と、コモン部１１と導通不能な孤立領域１７が交互に配置されることになる。

なお、上記、ステップＳ１〜Ｓ５の工程は、例えば一般的なモータのコンミュテータ（整流子）の製造方法を利用した方法であり、コンミュテータ製造用の設備を用いて、本発明の検出用回転体を製造することができる。

（検出用回転体の構成）
ここで、検出用回転体１の構造の詳細について、図５〜図９を用いて説明する。

図５は、検出用回転体１の金属部分のみを示す説明図である。図５の金属リング１０において、（ａ）は図２の矢印Ｐ方向の矢視図であって側面図であり、（ｂ）はコモン側の端面図であって矢印Ｑ方向の矢視図であってコモン側の端面図であり、（ｃ）は矢印Ｒ方向の矢視図であって接合部を含む側面図であり、（ｄ）は矢印Ｓ方向の矢視図であって検出側の端面図である。

図６は、検出用回転体１の樹脂部分のみを示す説明図である。図６の樹脂リング２０において、（ａ）は図２の矢印Ｐ方向の矢視図であって側面図であり、（ｂ）はコモン側の端面図であって矢印Ｑ方向の矢視図であってコモン側の端面図であり、（ｃ）は矢印Ｒ方向の矢視図であって接合部を含む側面図であり、（ｄ）は矢印Ｓ方向の矢視図であって検出側の端面図である。

図７は検出用回転体１の横断面図である。図７において、（ａ）は図２のＡ平面の横断面図、（ｂ）は図７（ａ）の○の部分の中央溝部の拡大図を示す。

図８は検出用回転体の断面図である。図８において、（ａ）は図２のＡ平面の横断面図、（ｂ）は図８（ａ）のＣ―Ｃ面の縦断面図、（ｃ）は図８（ａ）のＤ―Ｄ面の縦断面図、（ｄ）は図８（ａ）のＥ―Ｅ面の縦断面図を示す。

図５を参照して、金属リング１０の−Ｘ側の、楕円状のリングである突出折れ曲がり部１５が設けられる側が、１２個の金属領域のコモン領域を含むコモン部１１である。詳しくは、図５（ｂ）、図５（ｄ）に示すように、側面のコモン領域１４の一端の縁部には、１１個の突出折れ曲がり部１５が略円筒形の内径方向に突出するように折り曲がって設けられている。折れ曲がった１１個の突出部１５が、コモン部１１において、スリットで分割されずに隣接する金属領域同士を導通可能に接続する。

突出折れ曲がり部１５は、半楕円状のリングである突出部１５ｘが略円筒形の内径方向に突出するように折り曲がって、折れ曲がり部１５ａを含んで形成されている（図３（ｄ）参照）。

なお、突出折れ曲がり部１５は、折れ曲がる際に平板状の金属板（図３（ｂ）参照）への影響を軽減するため、折れ曲がり部１５ａの根元には、円周方向に延伸する、先端のリング形状の折れ曲がり部１５ａと同じ太さの２本の棒状の歪み緩和部１５ｂが設けられている。

一方、突出折れ曲がり部１５が形成されない側の金属部分の、貫通孔１９が途切れた部分は、コモン部１１と検出部１２とが金属である溝接続部１８ｃによって接続した部分となり、コモン領域１４と導通可能な導通領域（電極領域）１６となる。導通領域１６で検出される信号は、コモン領域１４と同じ電位となる。

突出折れ曲がり部１５が形成されない側の金属部分であって、貫通孔１９が延伸している部分の金属部分は、コモン部１１と検出部１２とが金属によって接続されないため、コモン領域１４と導通不能な孤立領域１７となる。孤立領域１７で検出される信号では、コモン領域１４とは異なる電位となる。

ここで、スリット２の切り込み深さＤｓよりも、コモン部１１の突出部１５の折れ曲がり部１５ａの突出長さ（高さ）Ｌｐの方が長くなるように構成される。

また、図５（ｄ）を参照して、コモン部１１の折れ曲がり部１５ａの太さＷｐは、スリット２の切り込み幅Ｗｓよりも、深くなるように構成されている。

このように、折れ曲がり部１５ａの突出長さ及び太さの寸法を設定することで、折れ曲がり部１５ａが隣接するコモン領域１４間の電気信号（電圧など）の橋渡しにより同じ電位の導通状態を維持することができ、折れ曲がり部１５ａは導通（導電）の橋渡しを行う領域架橋部として機能する。

一方、図５の金属リング１０の＋Ｘ側の、突出折れ曲がり部１５が設けられない側は、コモン部１１と導通可能な導通領域１６と、コモン部１１と導通不能な孤立領域１７が交互に配置される、検出部１２である。

検出部１２の＋Ｘ側の端部は、他の筒部より外側から凹んで厚みが薄く段付け加工された端部薄肉部１２ｔ（図３（ｂ）参照）が、スリット２によって分割された端部薄肉部１６ｔ、１７ｔが形成されている。

（樹脂部）
図６を参照して、樹脂リング２０は、内周リング樹脂部２４、検出側樹脂部２２、コモン側樹脂部２１、及び中央樹脂部２３が設けられている。

図６（ｂ）を参照して、コモン側樹脂部２１には、モールドする際の金型可動側支持部８６（図４参照）が設けられていた部分に対応するコモン側モールド穴２５が形成されている。

図６（ｄ）を参照して、検出側樹脂部２２には、回転部材又はアクチエータの駆動軸７（図１参照）と位置決めするための位置決め凹部２６が設けられる。また、モールドする際の下部支持脚部８４（図４参照）が設けられて部分に対応する検出側モールド凹部２７が形成されている。

上述のように、スリット２を入れた後の金属リングの孤立領域１７は、金属の他の領域から分離されている。そこで、内周リング樹脂部２４、検出側樹脂部２２、中央樹脂部２３で、孤立領域１７を取り囲んでモールドすることで、一体化している。

詳しくは、図７（ａ）の横断面図及び図７（ｂ）の拡大図に示すように、樹脂は、中央溝部１３において、Ｔ字状に埋まっている。

別の角度から見ると、図８（ｂ）に示すように、Ｃ−Ｃ断面では、最外周から２つめの層において、溝接続部１８ｃ，１８ｃｅのみが金属が残っており、貫通孔１９，１９ｅの部分は連通樹脂部２３ｂで埋まっている。

一方、図８（ｃ）に示すＤ−Ｄ断面では、貫通孔１９の周りの溝部はすべて中央薄肉部１８のコモン側薄肉部１８ａがあり、最外周面では、中央外側樹脂部２３ａが設けられている。即ち、外周側と内周側から樹脂の部分が金属の部分を挟み込んでいる。図８（ｃ）はコモン側薄肉部１８ａの断面を示しているが、検出側薄肉部１８ｂも同様の構成である。よって、中央樹脂部２３において、貫通孔１９，１９ｅの周囲の部分であるコモン側薄肉部１８ａ、検出側薄肉部１８ｂの部分の上（外周外側）に中央外側樹脂部２３ａがオーバーハングして固定している。このように、中央部で樹脂（２３ａ，２３ｂ）が金属部分（中央薄肉部１８を構成するコモン側薄肉部１８ａ、検出側薄肉部１８ｂ、溝接続部１８ｃ）を挟み込んでいる。

また、図８（ｄ）に示す、Ｅ―Ｅ断面では、最外周面は金属の検出部１２である。図８（ｄ）では検出部１２の断面を示すが、コモン部１１でも同様に、外周方向の最も外側は金属のコモン部１１である。

さらに、図８（ａ）でも同様に、端部薄肉部１６ｔ，１７ｔの外周方向外側を、端部方向外側から検出側樹脂部２２が覆っているため、検出部１２側の端部で、金属が樹脂によって挟み込まれている。

また、図８（ａ）でも、穴部を有する突出折れ曲がり部１５の折れ曲がり部１５ａの外周方向外側を、端部方向外側からコモン側樹脂部２１が覆っているため、コモン部１１側の端部でも、金属が樹脂によって挟み込まれている。

このように、検出用回転体１の回転軸方向の中央部及び両端部の３点で金属を樹脂で挟み込んでいるため、検出用回転体１の回転の際に遠心力がかかっても、樹脂の部分から金属の部分が剥離することを防止することができる。

図８（ｂ）のＣ−Ｃ断面及び図８（ｄ）のＥ−Ｅ断面を参照して、スリット２で分割された検出部１２側は、最外周から２つ目の層で金属部分（溝接続部）１８ｃ，１８ｃｅが残る位置と軸線方向に対応する部分が導通領域１６になり、金属部分１８ｃ，１８ｃｅが存在しない領域に対応する部分が孤立領域１７になる。即ち、検出用回転体１の検出部１２の外周面では、金属部分１８ｃ，１８ｃｅとの連結の有無により、性能の異なる導通領域１６と孤立領域１７とがスリット２によって分割されて交互に設けられている。

なお、図５、図６は、夫々の素材ごとに分解して取り出した図だが、実際の駆動状態では、このように金属リング１０と樹脂リング２０とが分離することはない。

図９は、検出用回転体の金属部分の導通状態を示す模式図である。

上述のように、導通領域１６はコモン領域１４と導通しているため、検出信号をＯＮさせるＯＮ領域となり、孤立領域１７はコモン領域１４から独立して不導通であるため、検出信号をＯＦＦさせるＯＦＦ領域となる。

本発明では、コモン領域１４と同電位になる導通領域１６の数、即ち、ＯＮになる回数をカウントすることで、検出用回転体１の回転量（回転角度）を検出する。

図９は模式図であり、導通する部分（コモン部１１＋導通領域１６）は櫛歯形状であるが、実際には、図１２の従来例とは異なり、ブラシと接触する部分には、樹脂（内周リング樹脂部２４）の上に金属領域（孤立領域１７）が設けられているため、ブラシが樹脂に直接接触することがない。そのため、ブラシと樹脂との接触に起因するショート等の悪影響を防ぐことができる。

＜回転センサ装置＞
図１０に図１の回転センサ装置の分解図を示す。図１０に示すように、回転センサ装置１００は、回転部材又はアクチエータの駆動軸７（図１参照）と連結されているスリップリング１と、ブラシ４１，４２，４３と、ブラシスプリング５１，５２，５３と、端子６１，６２，６３と、ブラシホルダー３等を備える。

スリップリングブラシ方式の検出では、ブラシ４１，４２，５３が、スリップリングと接触しながら回転を検出する。図１０に示す構成では、ブラシホルダー３の内部には、ブラシ４１〜４３と、バネ（ブラシスプリング）５１〜５３と端子６１〜６３とが、３セット設けられている。

ブラシ４１，４２，４３が下側から検出用回転体１に接触するように、バネ５１，５２，５３が、ブラシ４１，４２，４３を検出用回転体１側に押圧する。

端子６１，６２，６３は、一端がバネ５１，５２，５３と接触すると共に、他端は外部の回路基板等に接続される。

このような、端子６１，６２，６３は、ブラシホルダー３の上板である回転体対向面３４をはめ込む前に、ブラシホルダー３内に設置される。そしてブラシホルダー３を完成させた後、回転体対向面３４に設けられた、小穴３１，３２，３３からバネ５１，５２，５３と、ブラシ４１，４２，４３を順に挿入する。

詳しくは、端子６２において、上側（ブラシホルダー３の内部側）の６２ａは、上側は、バネ５２と接触するバネ接触部であり、６２ｂはブラシホルダー３から突出する外部接続端子部であり、６２ｃは端子押し込み部である。

端子６３も同様に、バネ接触部６３ａと、外部接続端子部６３ｂと、端子押し込み部６３ｂを備える。

一方、端子６１には端子押し込み部が無く、バネ接触部６１ａと外部接続端子部６１ｂを含む。

図１０を参照して、回転体対向面３４に形成された小穴３１，３２，３３のうち、中央の３１は真下に開口しているが、小穴３２，３３は真下とは異なる方向に傾斜して開口している。これに対して、図１０、図１１を参照して、ブラシホルダー３から突出する外部接続端子部６１ｂ，６２ｂ，６３ｂは、全て同じ方向である直下方向に延伸している。そのため、傾斜した角度でブラシホルダー３へ嵌めこまれる端子６２，６３には、嵌めこみの際の押し込みに利用される端子押し込み部６２ｃ，６３ｃが設けられている。

図１１は、回転センサ装置での、検出用回転体とブラシとの接触状態を示す説明図である。

図１０及び図１１に示すブラシ４１は、第１のブラシとして機能し、検出用回転体（スリップリング）１のコモン部１１と対向して配置される。また、ブラシ４２，４３は、第２のブラシとして機能し、検出部１２の導通領域１６及び孤立領域１７と対向して配置される。

スリップリングである検出用回転体１が回転して、接触しているブラシ４１〜４３が回転位置を検出することにより、固定されている端子６１，６２，６３と接続される回路は、回転を指示するアクチエータと、回転部材又はアクチエータの駆動軸７に連結される検出用回転体の回転位置、回転量情報を取得する。

上述のように、スリット２が刻まれることで、外周面は図１０奥側のコモン部１１はセグメント毎に１２個のコモン領域１４に分割され、図１０手前側の検出部１２は、導通領域１６と孤立領域１７とが交互に６個のセグメントずつ分割されている。

ここで、ブラシ４２，４３が、導通領域１６に接触すると、検出部１２に接触しているブラシ４２，４３で検出する電位が、コモン部１１に接触しているブラシ４１で検出する電位と同じとなり、ＯＮ信号が出力される。

一方、ブラシ４２，４３が、孤立領域１７に接触すると、検出部１２に接触しているブラシ４２，４３で検出する電位が、コモン部１１に接触しているブラシ４１で検出する電位と異なり、ＯＦＦ信号が出力される。

よって、このような構成の回転センサ装置１００で、ブラシによって、検出用回転体を擦動しながら接触して検出すると、検出用回転体が１回転する際に、６回、ＯＮ、ＯＦＦの信号を検出する。ブラシ４１はコモン部１１のコモン領域１４に断続的に接触し、ブラシ４２、４３は、導通領域１６，１７と孤立領域に交互に接触する。

ここで、ブラシ４２とブラシ４３とは検出部１２内で、所定の角度離れて配置されている。詳しくは、上述の回転体では、１２本のスリットが入り、各領域は３６０°÷１２で分割された各領域１６、１７はそれぞれ３０°弱である。したがって、検出部１２では、導通領域１６と、孤立領域１７とがスリットを挟んで３０°毎に並んでいるため、導通領域１６は、約６０°毎に現れる。したがって、ブラシ４２と４３は、６０°×ｎ（ｎ＝１〜５）とは異なる角度の間隔で配置することで、回転体の回転が、正転か、反転かを検出することができる。

例えば、図１１の例では、ブラシ４２と４３とは７５°ずれて配置する例を示している。本例では、１回転で６回、３０°毎にＯＮとＯＦＦとを繰り返して検出するため、７５°検出位置が異なって配置されると、ＯＮ／ＯＦＦは１／４位相分、タイミングがずれて検出される。

例えば、検出用回転体１が、図１１の矢印Ｆに示す時計回りに回転する場合、ブラシ４２によるＯＮの検出周期が、ブラシ４３によるＯＮの検出周期よりも先行して検出される。反対に、検出用回転体１が、図１１の矢印Ｇに示す反時計回りに回転する場合、ブラシ４３によるＯＮの検出周期が、ブラシ４２によるＯＮの検出周期よりも先行して検出される。

このように、導通状態と非導通状態の検出のタイミングをずらして検出するため、検出用回転体の正転と逆転を判別して検出することができる。

例えば、アクチエータが回転させる回転部材（接続先）が、車載用の配管（バルブ）内を回転することで開閉させる回転弁である場合、アクチエータの指示に応じて、回転弁を回転させる。例えば、外部から入力される信号が所定の閾値になったら開閉する。

停止期間中から回転状態に復帰する際、即ち、アクチエータが駆動することで、回転弁を閉じる又は開ける方向に駆動するため、正転、逆転は自動的に決定される。

一方、途中の回転位置で停止させている場合、動力を掛けなくても、外部からの振動などにより、意図せず状態が変化してしまう場合がある。この場合、回転部材が、正転方向に回転していのか、逆転方向に回転しているのか、回転方向を正確に検出する必要がある。

図１１に示すように、導通領域１６と、非導通領域である孤立領域１７とを交互に繰り返して配置される検出部１２で、異なる位相に対応するようにブラシを配置することで、回転体と連動される検出用回転体の正転、逆転を検出することができる。

したがって、この回転センサ装置自体で検出用回転体の正転、逆転を検出できるため、追加の正転、逆転、判別装置が不要になる。また、端子の接続先である後段の回路基板での配線を簡略化することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

例えば、上述の実施形態では、１２本のスリットによって、円周方向に１２分割した例を示したが、分割の数は上記に限られない。

例えば、検出用回転体によって、１回転につきｎ回検出する場合、各要素は下記の数に設定する。ここで、ｎは２以上の正数であるとする。軸方向に延伸するスリットが、２×ｎ本、金属リング１０及び樹脂リング２０の外周の側面に形成されている。

金属リング１０において、略円筒形の軸方向の側面の一端側はコモン部１１であって、該コモン部１１は、スリット２で２×ｎ個に分割され、隣接する同士が導通可能なコモン領域１４を含む。

軸方向の側面の他端側は検出部１２であって、該検出部は、スリット２で２×ｎ個に分割され、導通可能にコモン領域１４と接続されるｎ個の導通領域１６と、コモン領域１４から分離され導通不能なｎ個の孤立領域１７とを有している。ここで、導通領域１６と孤立領域１７とはスリット２を挟んで交互に設けられている。この際、貫通孔１９はｎ個形成される。

そして、コモン部１１においてスリット２で分割されても隣接する金属領域（コモン領域１４）同士を導通可能に接続するように、側面のコモン部１１の一端の縁部には、（ｎ×２−１）個の突出折れ曲がり部１５が略円筒形の内径方向に突出するように折り曲がって設けられている。

上記の変更した数の要素を有する構成でも、上述の実施形態と同様に、ブラシの接触する部分は金属であって、樹脂とは非接触なので、ブラシと樹脂とが接触することに起因する検出品質の劣化を防ぐことができる。また、図３、図４と同様に、分割の数が変化する場合でも金属リングが樹脂によってモールドされて製造されるため、遠心力がかかっても金属の剥離を予防することが出来る。このように、本発明に係る回転センサ装置では、スリップリングの長寿命化を図ることができる。

１ 検出用回転体（スリップリング）
１０ 金属リング
１１ コモン部
１２ 検出部
１３ 中央溝部（凹部）
１４ コモン領域
１５ 突出折れ曲がり部（領域架橋部）
１５ａ 折れ曲がり部
１５ｂ 歪み緩和部
１６ 導通領域
１７ 孤立領域
１６ｔ，１７ｔ 端部薄肉部
１８ 中央薄肉部
１８ａ コモン側薄肉部
１８ｂ 検出側薄肉部
１８ｃ 溝接続部
１８ｃｅ 接合端溝接続部
１９ 貫通孔（長孔）
１９ｅ 接合端貫通孔
２０ 樹脂リング
２１ コモン側樹脂部（底面樹脂部）
２２ 検出側樹脂部（底面樹脂部）
２３ 中央樹脂部
２３ａ 中央外側樹脂部
２３ｂ 連通樹脂部
２４ 内周リング樹脂部
２５ コモン側モールド穴
２６ 位置決め凹部
２７ 検出側モールド凹部
４１ ブラシ（コモン用）
４２，４３ ブラシ（検出用）
５１，５２，５３ ブラシスプリング（バネ）
６１，６２，６３ 端子
６１ａ，６２ａ，６３ａ バネ接触部
６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ 外部接続端子部
６１ｃ，６３ｃ 端子押し込み部
８０ 金型
８１ 金型固定側
８５ 金型可動側
１００ 回転センサ装置

Claims (10)

1. スリップリングブラシ方式の回転センサ装置に用いられるスリップリングであって、
   略円筒形の金属リングと、
   前記金属リングを支持する樹脂リングと、を備え、
   軸方向に延伸するスリットが、２×ｎ本、前記金属リング及び前記樹脂リングの外周の側面に形成されており、
   前記金属リングにおいて、
   前記略円筒形の軸方向の側面の一端側はコモン部であって、該コモン部は、前記スリットで２×ｎ個に分割され、隣接する領域同士が導通可能な２×ｎ個のコモン領域を有し、
   前記軸方向の前記側面の他端側は検出部であって、該検出部は、前記スリットで２×ｎ個に分割され、導通可能に前記コモン領域と接続されるｎ個の導通領域と、前記コモン領域から分離され導通不能なｎ個の孤立領域とを有しており、
   前記導通領域と前記孤立領域とは前記スリットを挟んで交互に設けられている、
   スリップリング。
2. 前記側面の前記コモン領域の前記一端の縁部には、（ｎ×２−１）又は（ｎ×２）個の突出折れ曲がり部が前記略円筒形の内径方向に突出するように折り曲がって設けられており、前記突出折れ曲がり部の前記折れ曲がった部分が、前記コモン部において前記スリットによって分割されずに、隣接する前記コモン領域同士を導通可能に接続する、
   請求項１に記載のスリップリング。
3. 前記突出折れ曲がり部は、先端に丸みを有する半楕円状のリングが前記略円筒形の内径方向に突出するように折り曲がって形成されている
   請求項２に記載のスリップリング。
4. 前記樹脂リングは、
   前記金属リングの前記略円筒形の前記側面の内周面の全面を覆う内周リング樹脂部と、
   前記金属リングの前記略円筒形の前記一端及び前記他端の底面を両側から全面を覆う底面樹脂と、
   前記金属リングの前記略円筒形の前記側面の外周面の、前記コモン部と前記検出部との間にあって、前記スリップリングの側面の一部を構成する中央樹脂部と、を有する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスリップリング。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のスリップリングと、
   前記スリップリングの前記略円筒形の内側に連結する、駆動軸と、
   前記スリップリングの前記コモン部と対向して配置される第１のブラシと、
   前記スリップリングの前記検出部の導通領域及び前記孤立領域と対向して配置される第２のブラシと、を備えており、
   前記第１のブラシ及び前記第２のブラシは前記スリップリングの樹脂の部分と非接触である、
   回転センサ装置。
6. スリップリングブラシ方式の回転センサに用いられるスリップリングの製造方法であって、
   略長方形の金属板の短辺の中央部に、第１の面から凹んでいる長辺に平行な中央溝部を段付加工し、該中央溝部内で断続的に前記第１の面に対向する第２の面に貫通するｎ個の長孔を形成するとともに、一方の長辺の縁部に対して（ｎ×２−１）個の突出部が連なって、所定領域から突出するように加工する、段付け・外形抜きステップと、
   前記（ｎ×２−１）個の前記突出部を、前記第２の面の方に折り曲げて突出折り曲げ部にする折り曲げステップと、
   前記略長方形の金属板を、長辺を丸めて短辺同士を連結させて略円筒形に丸めるステップと、
   前記丸めるステップの後であって、前記略円筒形に丸められた金属を樹脂モールドするステップと、
   前記丸められた金属及びモールドされた樹脂の外周の側面の軸方向に延伸する（ｎ×２）個のスリットを形成するステップと、を有しており、
   前記スリットを形成するステップによって、
   前記突出折り曲げ部が設けられる側の金属部分はコモン部であって、スリットで分割された（ｎ×２）個のコモン領域が含まれ、
   前記突出折れ曲げ部が形成されない側の金属部分は検出部であって、前記長孔が途切れた部分の金属部分は、前記コモン領域と導通可能なｎ個の導通領域となり、前記長孔が延伸している部分の金属部分は、前記コモン領域と導通不能なｎ個の孤立領域となり、
   前記導通領域と前記孤立領域とは前記スリットを挟んで交互に設けられているように分割される、
   スリップリングの製造方法。
7. 前記樹脂モールドするステップでは、
   前記略円筒形の金属の側面の内周面を覆う内周リング樹脂部と、
   樹脂金型の底面から前記略円筒形の金属の底面を、下側から所定の幅の円環状に覆うように形成される検出側樹脂部と、
   前記樹脂金型の上面から前記略円筒形の金属の上面を、上側から前記所定の幅の円環状に覆うように形成されるコモン側樹脂部と、
   前記略円筒形の前記金属の前記側面の外周面の、前記コモン部と前記検出部との間にあって、前記スリップリングの側面の一部を構成する中央樹脂部と、を形成することで、
   前記略円筒形の金属を樹脂によって固定する、
   請求項６に記載のスリップリングの製造方法。
8. 前記中央樹脂部は、前記金属の前記中央溝部において、前記長孔の周囲の部分で、前記中央溝部よりも外周側に樹脂が設けられることで、前記スリップリングの側面の一部を構成し、
   前記中央樹脂部では、前記金属の前記中央溝部の前記長孔の周囲の部分が、外周側と内周側から樹脂によって挟み込まれている
   請求項７に記載のスリップリングの製造方法。
9. 前記段付け・外形抜きステップでは、前記略長方形の金属板の他方の長辺の縁部に対して、前記第１の面から窪んで厚みが薄い端部薄肉部を形成するように段付け加工をし、
   前記検出側樹脂部では、前記段付け加工した端部薄肉部が、外周側と内周側から樹脂によって挟み込まれている
   請求項７又は８のいずれか一項に記載のスリップリングの製造方法。
10. 前記突出折れ曲げ部は、先端に丸みを有する半楕円状のリングであり、
    前記コモン側樹脂部では、折れ曲がったリングの先端の部分が、外周側と内周側から樹脂によって挟み込まれている、
    請求項７乃至９のいずれか一項に記載のスリップリングの製造方法。

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