特許 7479167 ポジションセンサ、及びポジションセンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】ポジションセンサ、及びポジションセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/165 20060101AFI20240426BHJP

【ＦＩ】

G01D5/165 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020036361

(22)【出願日】2020-03-04

(65)【公開番号】P2021139693

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000177612

【氏名又は名称】株式会社ミクニ

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】平田 嗣章

(72)【発明者】

【氏名】椙崎 雄太

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－６１１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３１１７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８３３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－７０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平４－６７４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平３－１１３６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－１２４５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２４５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０１２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平６－４３９７９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

Ｈ０１Ｒ ３９／００－３９／６４

Ｇ０１Ｒ １／０６－１／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケースに収容される基板と、
前記基板に形成された印刷回路と、
前記ケースに支持される基端部、及び前記印刷回路に圧接される先端部を有する端子と、を備え、
前記先端部は、
前記端子の端面のうち前記基端部から最も遠くに位置する先端面と、
前記先端面よりも前記基端部寄りに位置し、前記印刷回路に接触する接触部と、
を含み、
前記端子は、前記印刷回路が形成された前記基板の表面に対向する対向面を有し、
前記端子の前記先端部は、
前記対向面の一部を形成するように、前記基板の前記表面に対して交差する第１方向に沿って前記基端部側から前記接触部まで延在する第１面と、
前記端子の前記先端部の前記第１面の裏側の面であって、前記第１方向に沿って前記基端部側から前記第１方向における前記接触部の位置を越えて前記先端面まで延在する背面と、
を含む
ポジションセンサ。

【請求項2】

前記端子の前記対向面は、
前記第１面と、
前記接触部を挟んで前記第１面とは反対側に位置して前記端子の前記先端面に連なり、前記基板の前記表面に対して交差する第２方向に沿って延在する第２面と、を含む請求項１に記載のポジションセンサ。

【請求項3】

前記基板の前記表面に対して前記第２方向がなす角度θは、３度以上３０度未満である請求項２に記載のポジションセンサ。

【請求項4】

前記第２面は、前記接触部と前記先端面との間に位置する平面である請求項２又は３に記載のポジションセンサ。

【請求項5】

ポジションセンサの基板に形成された印刷回路に対して、基端部がケースに支持された端子の先端部が圧接されるように、前記基板を前記ケースに組み付けるステップを備え、
前記ケースへの前記基板の組付け状態において、前記端子の前記先端部は、前記端子の端面のうち前記基端部から最も遠くに位置する先端面よりも前記基端部寄りに位置する接触部において、前記印刷回路に接触するとともに、
前記端子は、前記印刷回路が形成された前記基板の表面に対向する対向面を有し、
前記端子の前記先端部は、
前記対向面の一部を形成するように、前記基板の前記表面に対して交差する第１方向に沿って前記基端部側から前記接触部まで延在する第１面と、
前記端子の前記先端部の前記第１面とは裏側の面であって、前記第１方向に沿って前記基端部側から前記第１方向における前記接触部の位置を越えて前記先端面まで延在する背面と、
を含む
ポジションセンサの製造方法。

【請求項6】

打ち抜き加工により、前記端子の外形を有する板材を形成するステップと、
前記印刷回路が形成された前記基板の表面に対向する前記端子の対向面の一部として、前記端子の前記先端面に連なる平面部が形成されるように、前記板材に対して面打ち加工を行うステップと、を備える請求項５に記載のポジションセンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ポジションセンサ、及びポジションセンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に開示されているように、検知対象物の変位を検出する装置としてポジションセンサが知られている。ポジションセンサは、基板と、基板に形成された回路と、回路に圧接される端子と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２２７６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、基板に形成された回路に端子を圧接する際に、端子の先端の摺動によって回路の一部が削られ、回路の導通抵抗が変化する場合がある。この結果、ポジションセンサの品質がばらついてしまう虞がある。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、品質のばらつきを抑制することができるポジションセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るポジションセンサは、ケースと、ケースに収容される基板と、基板に形成された印刷回路と、ケースに支持される基端部、及び印刷回路に圧接される先端部を有する端子と、を備え、先端部は、端子の端面のうち基端部から最も遠くに位置する先端面と、先端面よりも基端部寄りに位置し、印刷回路に接触する接触部と、を含む。

【0007】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、端子は、印刷回路が形成された前記基板の表面に対向する対向面を有し、端子の前記対向面は、基板の表面に対して交差する第１方向に沿って延在する第１面と、接触部を挟んで第１面とは反対側に位置して端子の先端面に連なり、基板の表面に対して交差する第２方向に沿って延在する第２面と、を含んでもよい。

【0008】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、基板の表面に対して第２方向がなす角度θは、３度以上３０度未満であってもよい。

【0009】

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の構成において、第２面は、接触部と先端面との間に位置する平面であってもよい。

【0010】

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係るポジションセンサの製造方法は、ポジションセンサの基板に形成された印刷回路に対して、基端部がケースに支持された端子の先端部が圧接されるように、基板をケースに組み付けるステップを備え、ケースへの基板の組付け状態において、端子の先端部は、端子の端面のうち基端部から最も遠くに位置する先端面よりも基端部寄りに位置する接触部において、印刷回路に接触する。

【0011】

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の製造方法において、打ち抜き加工により、端子の外形を有する板材を形成するステップと、印刷回路が形成された基板の表面に対向する端子の対向面の一部として、端子の先端面に連なる平面部が形成されるように、板材に対して面打ち加工を行うステップと、を備えてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示のポジションセンサによれば、品質のばらつきを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係るポジションセンサの構成を概略的に示す斜視図であって、説明のためポジションセンサの構成の一部を分解して示している。

【図2】本発明の一実施形態に係るケースの構成を概略的に示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る基板及び印刷回路の構成を概略的に示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る端子の先端部の構成を概略的に示す概略構成図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る端子の先端部の構成を概略的に示す斜視図である。

【図6】端子の先端の形状を模式的に示す参照図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るポジションセンサの製造方法を示すフローチャートである。

【図8】本発明の別の実施形態に係るポジションセンサの構成を概略的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0015】

（ポジションセンサ）
図１～図５を参照して、本発明の一実施形態に係るポジションセンサの構成について説明する。本開示では、スロットルの開度を検出するスロットルポジションセンサを例にして説明するが、ポジションセンサはスロットルポジションセンサ以外のポジションセンサであってもよい。例えば、ポジションセンサは、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサであってもよい。

【0016】

図１～図３に示すように、ポジションセンサ１は、ケース２と、基板４（エレメントベース）と、印刷回路６と、ケース２に支持される基端部８ａ及び印刷回路６に圧接される先端部８ｂを有する端子８と、を備える。

【0017】

図２に示すように、ケース２は、筒状形状を有する本体部２ａを含んでおり、この本体部２ａの内部には収容空間３が形成されている。収容空間３は一方側に向かって開口しており、本開示では、収容空間３が開口している方向を上方向として説明する。図１に参照されるように、収容空間３の開口は、板状の部材であるトップカバー部１０によって閉塞される。収容空間３の開口がトップカバー部１０によって閉塞されている際には、収容空間３内に設けられ、収容空間３内を開口に向かって突出する突出部１１は、基板４に形成される貫通孔１３を貫通している。

【0018】

また、ケース２は、端子支持部２ｂと、取付部２ｃと、をさらに含んでいる。端子支持部２ｂは、本体部２ａの外周面に取り付けられている。この端子支持部２ｂは、端子８の基端部８ａが埋設されており、端子８の基端部８ａを支持している。取付部２ｃは、本体部２ａの下面に取り付けられており、収容空間３と外部とを連通する連通孔１２が形成されている。連通孔１２内には、不図示ではあるが、収容空間３内に収容されるロータ１４とスロットルシャフトとを連結するための連結シャフトが配置されている。尚、ケース２を構成する本体部２ａ、端子支持部２ｂ、及び取付部２ｃは、全体で一部品として構成され、例えば樹脂で一体構成されてもよい。

【0019】

図１に参照されるように、収容空間３内には、スプリング１８と、ブラシ２０とが収容されている。スプリング１８は、ロータ１４の周囲を巻回しており、ロータ１４が所定方向に回転するように付勢されている。ブラシ２０は、ロータ１４の上面に取り付けられ、印刷回路６に、特に後述する印刷回路６の低抵抗膜パターン６ｃに、接触可能に配置されている。このような構成を備えるポジションセンサ１は、検知対象物であるスロットルの開度が変化すると、スロットルと連動するブラシ２０が印刷回路６を摺動し、端子８を介して印刷回路６に電圧を印加するとともにブラシ２０の位置に対応する電圧を取得して、スロットルの開度を検出する。

【0020】

基板４は、板状形状を有するものであって、上述したロータ１４、スプリング１８、及びブラシ２０とともに収容空間３に収容される。図３に示すように、基板４の表面５には印刷回路６が形成されている。本実施形態では、基板４の下面に印刷回路６が形成されている。

【0021】

印刷回路６は、電極膜パターン６ａと、抵抗膜パターン６ｂと、低抵抗膜パターン６ｃと、を含んでもよい。電極膜パターン６ａは基板４の表面５に、例えば、銀を含む導電性の高い材料で成膜されたものである。別の実施形態では、電極膜パターン６ａは、アルミニウム、金、ニッケルなど銀以外のものを含む導電性の高い材料で成膜されてもよい。抵抗膜パターン６ｂは、電極膜パターン６ａの一部を覆うように成膜されたものである。低抵抗膜パターン６ｃは、抵抗膜パターン６ｂと比較して電導性の高い材料で成膜されたものであり、電極膜パターン６ａの残部を覆う。この低抵抗膜パターン６ｃは、端子８の先端部８ｂが圧接される。つまり、低抵抗膜パターン６ｃは、電極膜パターン６ａの残部を保護する保護膜としても機能する。

【0022】

端子８は、ポジションセンサ１の出力を外部に取り出すためのものであって、上述したように基端部８ａと先端部８ｂを有している。端子８の基端部８ａはケース２の端子支持部２ｂによって支持され、端子８の先端部８ｂはケース２の収容空間３内に位置している。つまり、端子８は、端子支持部２ｂから収容空間３に向かって水平方向に沿って延びている。

【0023】

端子８の先端部８ｂは、印刷回路６に圧接される前の自然状態において基板４（印刷回路６）側に向かって屈曲している。この端子８の先端部８ｂは、印刷回路６に圧接される圧接状態において自然状態と比較して屈曲量が小さくなるように、印刷回路６に圧接されている。つまり、端子８は板バネとして機能するようになっている。尚、端子８は、バネ性、且つ、高い導電率を有する材料で、例えば、リン青銅で構成される。

【0024】

図４を参照して、端子８の先端部８ｂの構成について説明する。図４に示すように、端子８の先端部８ｂは、端子８の端面のうち基端部８ａから最も遠くに位置する先端面２２と、先端面２２よりも基端部８ａ寄りに位置し、印刷回路６に接触する接触部２４と、を含む。

【0025】

端子８は、印刷回路６が形成された基板４の表面５に対向する対向面２６を有する。図４に示すように、この対向面２６は、基板４の表面５に対して交差する第１方向Ｄ１に沿って延在する第１面２８と、接触部２４を挟んで第１面２８とは反対側に位置して端子８の先端面２２に連なり、基板４の表面５に対して交差する第２方向Ｄ２に沿って延在する第２面３０と、を含んでもよい。つまり、接触部２４は、第１面２８と第２面３０とが交差する部分である。

【0026】

また、端子８は、端子８の先端面２２及び端子８の第１面２８が基板４の表面５の法線方向に対して交差するように、配置されてもよい。この際、基板４の表面５に対して第２方向Ｄ２がなす角度θは、３度以上３０度未満であってもよく、例えば、角度θは２１度である。また、図５に示すように、第２面３０は、接触部２４と先端面２２との間に位置する平面であってもよい。この第２面３０は、接触部２４側から先端面２２側に向かうにつれて、第２面３０の幅の大きさが小さくなっている。

【0027】

（作用・効果）
本発明の一実施形態に係るポジションセンサ１の作用・効果について説明する。本発明者らの知見によると、端子８の先端面２２には意図せぬ干渉部が形成されている場合がある。例えば、図６の参照図に示されるように、打ち抜き加工によって端子８の先端面２２が形成される場合には、端子８の先端面２２はダレ５０（干渉部）、せん断面５２、破断面５４、及びバリ５６を含む。このため、基板４をケース２に組み付けようと、基板４に形成された印刷回路６に端子８を圧接する際に、ダレ５０によって印刷回路６の一部が削られ、印刷回路６の導通抵抗が変化し、ポジションセンサ１の品質をばらつかせてしまう虞がある。また、ダレ５０の位置や形状、大きさなどを調整することは容易ではない。

【0028】

しかしながら、本実施形態によれば、印刷回路６に接触する接触部２４は、先端面２２よりも基端部８ａ寄りに位置している。このため、端子８の先端部８ｂを印刷回路６に圧接しようと、端子８を摺動させる際に、印刷回路６に端子８の先端面２２が干渉することを抑止する、又は抑制することができる。つまり、ダレ５０によって印刷回路６の一部が削られることを防ぐことができる。よって、ポジションセンサ１の品質のばらつきを抑制することができる。

【0029】

また、本実施形態によれば、自然状態の端子８が印刷回路６側とは反対方向に撓むように基板４に対して押し付けられることで、端子８と印刷回路６との導通を確保することができる。よって、端子８を複数部品の接合体で構成する場合と比較して簡素な構成にすることができ、コストを抑制することができる。

【0030】

また、本実施形態によれば、接触部２４は、印刷回路６が形成された基板４の表面５に対向する対向面２６のうち、第１面２８と第２面３０と境界部分に位置する。このため、先端面２２にダレ５０が形成されていたとしても、印刷回路６に端子８の先端部８ｂを圧接しようと、端子８を摺動させる際に、印刷回路６にダレ５０が干渉することを抑止する、又は抑制することができる。

【0031】

また、本実施形態によれば、角度θは３度以上であるので、端子８の先端部８ｂが印刷回路６に圧接される前の自然状態であっても、印刷回路６と接触部２４との接地を確保することができる。

【0032】

また、本実施形態によれば、第２面３０は、接触部２４と先端面２２との間に位置する平面であるので、打ち抜き加工された端子８の先端面２２を加工することで、先端面２２に形成されているダレ５０が印刷回路６に干渉することを抑止する、又は抑制することができる。また、先端面２２の加工方法として、例えば、ダレ５０に面打ち加工して第２面３０を形成するという比較的容易な加工方法を実施するだけで、ポジションセンサ１の品質のばらつきを容易に抑制することができる。

【0033】

（ポジションセンサの製造方法）
図７を参照して、本発明の一実施形態に係るポジションセンサの製造方法について説明する。以下では、上述したポジションセンサ１を製造する場合を例にして説明しており、ポジションセンサ１の構成部材には同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略している。

【0034】

図７に示すように、ポジションセンサ１の製造方法は、基板組付けステップＳ３を備える。基板組付けステップＳ３では、ポジションセンサ１の基板４に形成された印刷回路６に対して端子８の先端部８ｂが圧接されるように、基板４をケース２に組み付ける。この際、ケース２への基板４の組付け状態において、端子８の先端部８ｂは、端子８の先端面２２よりも基端部８ａ寄りに位置する接触部２４において、印刷回路６に接触する。

【0035】

また、図７に示すように、ポジションセンサ１の製造方法は、板材形成ステップＳ１と、面打ち加工ステップＳ２と、をさらに備えてもよい。板材形成ステップＳ１及び面打ち加工ステップＳ２は基板組付けステップＳ３より先に行われるステップである。

【0036】

板材形成ステップＳ１では、打ち抜き加工により、端子８の外形を有する板材を形成する。つまり、この板材は、図６の参照図に示したような端子８の先端面２２を有している。

【0037】

面打ち加工ステップＳ２では、印刷回路６が形成された基板４の表面５に対向する端子８の対向面２６の一部として、端子８の先端面２２に連なる平面部（第２面３０）が形成されるように、板材形成ステップＳ１で形成された板材に対して面打ち加工を行う。具体的には、ダレ５０が形成されている端子８の先端面２２に対して面打ち加工を行い、先端面２２のダレ５０を押し広げて、第２面３０を形成する。

【0038】

このような方法によれば、端子８の先端面２２に形成されているダレ５０を排除することができるので、ダレ５０が印刷回路６に干渉することを抑止する、又は抑制することができる。よって、ポジションセンサ１の品質のばらつきを抑制することができる。また、このような方法によれば、面打ち加工ステップＳ２という比較的容易な工程を行うだけで、ポジションセンサ１の品質のばらつきを容易に抑制することができる。

【0039】

以上、本発明の一実施形態に係るポジションセンサ、及びポジションセンサの製造方法について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、図８に示すように、本発明を直動型センサ１００（１）に適用することができる。この直動型センサ１００の基板１０４（４）は、収容空間１０３（３）内に直立された状態で収容されている。直動型センサ１００の端子１０８（８）の先端部１０８ｂ（８ｂ）は、基板１０４に形成された印刷回路１０６（６）に圧接される圧接状態において自然状態と比較して屈曲量が小さくなるように、印刷回路１０６に圧接されている。

【符号の説明】

【0040】

１ ポジションセンサ
２ ケース
４ 基板
５ 基板の表面
６ 印刷回路
８ 端子
８ａ 端子の基端部
８ｂ 端子の先端部
２２ 先端面
２４ 接触部
２６ 対向面
２８ 第１面
３０ 第２面

Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｓ１ 板材形成ステップ
Ｓ２ 面打ち加工ステップ
Ｓ３ 基板組付けステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】