特許 7495284 ポジションセンサ

(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】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】ポジションセンサ

(51)【国際特許分類】

   H01C 10/30 20060101AFI20240528BHJP

【ＦＩ】

H01C10/30 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020114578

(22)【出願日】2020-07-02

(65)【公開番号】P2022012617

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-05-24

(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】福井 輝美

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 健

(72)【発明者】

【氏名】小野 友里恵

【審査官】清水 稔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０５５９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０５－５０９４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６６１７３７７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開平０３－２３３９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４１２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０７９５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｃ １０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
単一の層構成を有し、前記基板上に円弧状に設けられた抵抗膜と、
前記抵抗膜の表面を摺動する摺動子と、を備えるポジションセンサであって、
前記抵抗膜は、少なくとも一部がカーボンファイバによって形成される炭素粉末を含み、
前記カーボンファイバの平均粒子径が５μｍ以上８μｍ以下である、
ポジションセンサ。

【請求項2】

前記炭素粉末の質量に対する前記カーボンファイバの質量の割合が５％以上５０％以下である、
請求項１に記載のポジションセンサ。

【請求項3】

前記炭素粉末の質量に対する前記カーボンファイバの質量の割合が５％以上１０％以下である、
請求項２に記載のポジションセンサ。

【請求項4】

前記カーボンファイバの繊維径Ｄと、繊維長Ｌとの比Ｌ／Ｄが３以下である、
請求項１から３の何れか一項に記載のポジションセンサ。

【請求項5】

前記抵抗膜の両端の間の角度をθ_０とし、前記抵抗膜の入力端から前記摺動子との間の角度をθ_１とし、前記抵抗膜の前記両端間に印加される全電圧をＶｉｎとし、前記抵抗膜の入力端から前記摺動子との間に印加される電圧をＶとしたとき、
｜Ｖ／（Ｖｉｎ×（θ_１／θ_０））－１｜×１００
で表される指標が、前記抵抗膜の全体に亘って２％以下である、
請求項１から４の何れか一項に記載のポジションセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ポジションセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

ポジションセンサは、基板と、基板上に設けられる抵抗膜と、抵抗膜の表面を摺動する摺動子と、を含む。例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂中にカーボンブラックとカーボンファイバを分散させた抵抗膜を備えるポジションセンサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平３－２３３９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のポジションセンサでは、カーボンファイバを抵抗膜に添加することで耐摩耗性が向上する。しかしながら、本発明者らの鋭意検討の結果、抵抗膜が円弧状に形成されたポジションセンサ（ロータリポジションセンサ）の場合、カーボンファイバの抵抗膜への添加により、耐摩耗性の向上効果が得られる反面、リニアリティが悪化するという課題が明らかになった。ここで、リニアリティとは、摺動子の角度位置に対する検出電圧の線形的な相関の強さを示す指標である。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性と優れたリニアリティとを両立可能な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）本開示の少なくとも一実施形態に係るポジションセンサは、基板と、単一の層構成を有し、基板上に円弧状に設けられた抵抗膜と、抵抗膜の表面を摺動する摺動子と、を備えるポジションセンサであって、抵抗膜は、少なくとも一部がカーボンファイバによって形成される炭素粉末を含み、カーボンファイバの平均粒子径が２μｍ以上８μｍ以下である。

【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、炭素粉末の質量に対するカーボンファイバの質量の割合が５％以上５０％以下であってもよい。

【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、炭素粉末の質量に対するカーボンファイバの質量の割合が５％以上１０％以下であってもよい。

【0009】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか１つに記載の構成において、カーボンファイバの平均粒子径が５μｍ以上８μｍ以下であってもよい。

【0010】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか１つに記載の構成において、カーボンファイバの繊維径Ｄと、繊維長Ｌとの比Ｌ／Ｄが３以下であってもよい。

【0011】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）の何れか１つに記載の構成において、抵抗膜の両端の間の角度をθ_０とし、抵抗膜の入力端から摺動子との間の角度をθ_１とし、抵抗膜の両端間に印加される全電圧をＶｉｎとし、抵抗膜の入力端から摺動子との間に印加される電圧をＶとしたとき、
｜Ｖ／（Ｖｉｎ×（θ_１／θ_０））－１｜×１００
で表される指標が、抵抗膜の全体に亘って２％以下であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示の少なくとも一つの実施形態によれば、耐摩耗性と優れたリニアリティとを両立可能なポジションセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示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概略構成図である。

【図2】本開示の一実施形態に係るポジションセンサのリニアリティの算出方法を説明するための図である。

【図3】本開示の一実施形態に係るポジションセンサの抵抗膜の断面を示す図である。

【図4】参考例に係るポジションセンサのリニアリティとロータの回転角度との関係を示したグラフである。

【図5】参考例に係るポジションセンサの抵抗膜を説明するための図である。

【図6】抵抗膜の抵抗値の縦横比とカーボンファイバの平均粒子径との関係を示したグラフである。

【図7】本開示の一実施形態に係るポジションセンサのリニアリティとロータの回転角度との関係を示したグラフである。

【図8】抵抗膜の摩耗量とカーボンファイバの平均粒子径との関係を示したグラフである。

【図9】本開示の一実施形態に係るカーボンファイバの外形形状を示す図である。

【図10】抵抗膜を形成するバインダー樹脂、カーボンファイバ、及びカーボンブラックの配合量を示す表である。

【図11】抵抗膜の摩耗量とカーボンファイバの添加割合との関係を示したグラフである。

【図12】摺動子の摩耗量とカーボンファイバの添加割合との関係を示したグラフである。

【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開示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】

図１は、本開示の一実施形態に係るポジションセンサ１の構成を概略的に示す概略構成図である。図１に示すように、本開示の一実施形態に係るポジションセンサ１は、基板２と、抵抗膜４と、摺動子６と、を含む。

【0016】

図１に示す例示的な形態では、基板２は板形状を有しており、基板２を貫通する貫通孔１０が形成されている。この基板２の貫通孔１０には、スロットル軸のような回転軸１２の端部に連結されるロータ１６が挿通されている。ロータ１６は、回転軸１２の回転とともに回転軸１２を中心として回転する。このロータ１６は、摺動子６を保持するための摺動子保持部２０を含む。摺動子保持部２０は、ロータ１６の外周面１８からロータ１６の径方向の外側に延びる。以下、ロータ１６の周方向を「周方向」とする。また、ロータ１６が回転することで描かれる円弧形状の軌跡の径方向（ロータ１６の径方向）を「径方向」とする。

【0017】

摺動子６は、ロータ１６の回転とともに摺動子保持部２０が回転することで、抵抗膜４の表面５を摺動するように構成されている。図１に示す例示的な形態では、摺動子６は、第１摺動子６Ａ（６）と、第１摺動子６Ａより径方向の内側に位置する第２摺動子６Ｂ（６）と、を含む。第１摺動子６Ａは、ロータ１６の回転によって後述する第１抵抗膜４Ａの表面５Ａ（５）を摺動する。第２摺動子６Ｂは、ロータ１６の回転によって後述する第２抵抗膜４Ｂの表面５Ｂ（５）を摺動する。摺動子保持部２０は、第１摺動子６Ａと第２摺動子６Ｂとを電気的に接続している。

【0018】

基板２上には、スクリーン印刷のような所定の印刷方法を用いて円弧状の抵抗膜４が印刷されている。特に限定されないが、円弧状の抵抗膜４は、例えば、電源電極２２からＧＮＤ電極２６に向かう方向とは直交する印刷方向Ｗに沿って印刷されることで形成される。本開示において、抵抗膜４は、基板２上に設けられる膜のうち摺動子６による摺動が可能な範囲Ａに設けられる膜であって、摺動子６による摺動が不可能な範囲に設けられる膜を含まないものとする。抵抗膜４は周方向に沿って延びており、抵抗膜４の一端は、ロータ１６の回転角度が最小のとき（回転角度θ_１＝０度）に基板２上に位置する摺動子６と接触し、抵抗膜４の他端は、ロータ１６の回転角度が最大のとき（回転角度θ_１＝回転角度θ_０）に基板２上に位置する摺動子６と接触する。

【0019】

図１に示す例示的な形態では、抵抗膜４は、第１抵抗膜４Ａ（４）と、第１抵抗膜４Ａより径方向の内側に位置する第２抵抗膜４Ｂ（４）と、を含む。第１抵抗膜４Ａは、一端１１が第１抵抗膜４Ａに電圧を印加する電源電極２２に電気的に接続され、他端１３が基準電位（例えば０Ｖ）に設定されているＧＮＤ電極２６に電気的に接続されている。本開示では、第１抵抗膜４Ａの一端１１に摺動子６が接触しているときのロータ１６の回転角度を０度とする。ロータ１６の回転角度が０度から増加するにつれて、摺動子６が第１抵抗膜４Ａの他端１３に向かって移動する（第１抵抗膜４Ａの表面５Ａを摺動する）。ロータ１６の回転角度が最大となると、摺動子６は第１抵抗膜４Ａの他端１３と接触する。

【0020】

第２抵抗膜４Ｂは、ロータ１６の回転角度に応じて発生する電圧を出力する出力電極２４と電気的に接続されている。ポジションセンサ１は、この出力電極２４から出力される検出電圧を検出することで、ロータ１６の回転角度（例えば、スロットルバルブの開度）を検出可能に構成されている。

【0021】

ここで、ポジションセンサ１の検出精度に影響するポジションセンサ１のリニアリティについて説明する。リニアリティとは、摺動子６の角度位置に対する検出電圧の線形的な相関の強さを示す指標である。ポジションセンサ１のリニアリティは、ロータ１６の回転角度（即ち、摺動子６の角度位置）に応じて線形的に変化する理想電圧に対する、出力電極２４における検出電圧の差として表すことができる。ロータ１６の回転角度によらず、リニアリティがゼロ又はゼロに近い値で維持される場合、ポジションセンサ１の検出精度は高いと評価できる。

【0022】

図２は、ポジションセンサ１のリニアリティの算出方法を説明するための図である。図２に示すように、第１抵抗膜４Ａの一端１１と第１抵抗膜４Ａの他端１３と間の角度をθ_０とし、第１抵抗膜４Ａの一端１１（入力端）から第１摺動子６Ａとの間の角度をθ_１（以下、ロータ１６の回転角度θ_１とする）とし、第１抵抗膜４Ａの両端間に印加される全電圧（定格電圧）をＶｉｎとし、第１抵抗膜４Ａの一端１１（入力端）から第１摺動子６Ａとの間に印加される電圧（検出電圧）をＶとする。リニアリティは、以下の式１で表すことができる。
Ｖ－Ｖｉｎ×（θ_１／θ_０） （式１）

【0023】

次に、良好なリニアリティを実現するために、図３を参照して、本開示の一実施形態に係る抵抗膜４の構成について説明する。図３に示すように、抵抗膜４は単一の層構成を有する。即ち、抵抗膜４には、抵抗膜４を膜厚方向に複数の領域に区画する境界線は存在しない。抵抗膜４は、上述のとおり、基板２上に一方向である印刷方向Ｗに沿って印刷することで設けられている（図１参照）。

【0024】

また、抵抗膜４は、バインダー樹脂３０、及び少なくとも一部がカーボンファイバ３２によって形成される炭素粉末３１を含んでいる。バインダー樹脂３０は、抵抗膜４を形成するための樹脂成分であって、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラニン樹脂、アクリル樹脂などである。このような抵抗膜４は、抵抗膜４の質量に対してバインダー樹脂３０の質量の割合が５０％以上となるように構成されており、バインダー樹脂３０が抵抗膜４の主成分となっている。また、抵抗膜４は、抵抗膜４の質量に対して炭素粉末３１の質量の割合が１５％以上４５％以下となるように構成されている。

【0025】

炭素粉末３１の少なくとも一部を構成するカーボンファイバ３２は、例えば、市販のカーボンファイバを平均粒子径が２μｍ以上８μｍ以下となるように粉砕機で粉砕したものである。本実施形態では、炭素粉末３１は、炭素粉末３１の質量に対するカーボンファイバ３２の質量の割合が５％以上５０％以下となるように構成されている。カーボンファイバ３２の平均粒子径は、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置でカーボンファイバ３２を測定した場合におけるＤ５０を意味する。

【0026】

また、図３に示すように、炭素粉末３１は、カーボンブラック３４をさらに含んでいる。本実施形態では、炭素粉末３１は、カーボンファイバ３２及びカーボンブラック３４によって構成されている。このカーボンブラック３４は、特に限定されないが、ファーネス法、サーマル法、アセチレン法等によって形成される。尚、炭素粉末３１は、カーボンブラック３４とともに、又は、カーボンブラック３４に代わって、カーボンナノチューブやグラフェンなどをさらに含んでもよい。また、炭素粉末３１は、カーボンファイバ３２及びカーボンブラック３４に加えて、カーボンファイバ３２及びカーボンブラック３４以外の添加剤をさらに含んでもよい。

【0027】

図４は、参考例に係るポジションセンサのリニアリティを示したグラフであり、縦軸は参考例に係るポジションセンサのリニアリティを示し、横軸はロータの回転角度を示す。参考例に係るポジションセンサは、カーボンファイバの平均粒子径が１２μｍであるが、それ以外の構成は上述したポジションセンサ１の構成と同じである。

【0028】

本発明者らの知見によれば、基板上に円弧状に形成される抵抗膜にカーボンファイバを添加する場合、耐摩耗性の向上効果が得られる反面、リニアリティが悪化する問題が生じ得る。図４に示すように、参考例に係るポジションセンサのリニアリティは、ロータの回転角度θ_１を０度から大きくしていくと、ゼロ以上の値からゼロ未満の値となるように小さくなっていく。このリニアリティの減少傾向は、ロータの回転角度θ_１がある程度の角度にまで達するまで継続する。さらにロータの回転角度θ_１が増加すると、今度は、リニアリティは増加傾向に転じる。このように、参考例に係るポジションセンサのリニアリティは、ロータの回転角度によって値の大きさがばらついており、ゼロ又はゼロに近い値で維持されていない。

【0029】

これは、本発明者らが鋭意検討した結果によれば、図５に示すように、参考例に係るポジションセンサは、円弧状の抵抗膜０４に含まれているカーボンファイバ０３２が印刷方向Ｗに沿って配向する傾向があるからと考えられる。このカーボンファイバ０３２の配向によって、円弧状の抵抗膜０４は電圧に対する抵抗値について異方性を有する。つまり、ロータの回転角度が増加又は減少するにつれて、抵抗膜０４の抵抗値が線形的に変化しない。このため、参考例に係るポジションセンサは、図４に示したようなリニアリティになると考えられる。

【0030】

図６は、抵抗膜４の抵抗値の縦横比とカーボンファイバ３２の平均粒子径との関係を示したグラフであり、縦軸である抵抗膜４の抵抗値の縦横比は、印刷方向Ｗに印刷したときの抵抗膜４の抵抗値と印刷方向Ｗとは直交する方向に印刷したときの抵抗膜４の抵抗値との比を示す。

【0031】

図４に示したリニアリティの問題の解決策について本発明者らが鋭意検討をした結果、図６に示すように、カーボンファイバ３２の平均粒子径を８μｍ以下とすることで、抵抗膜４の抵抗値の縦横比の値が１又は１に近い値となり、抵抗膜４の抵抗値の異方性を抑制できることを見出した。つまり、円弧状の抵抗膜４が印刷法によって形成される場合であっても、円弧状の抵抗膜４に含まれるカーボンファイバ３２の印刷方向Ｗに沿った配向を抑制できることを見出した。

【0032】

よって、カーボンファイバ３２の平均粒子径を８μｍ以下とすることで、摺動子６が接触する円弧状の抵抗膜４の任意の位置において、理想電圧と検出電圧との差を小さくすることができる。そして、図７に示すように、本実施形態によれば、カーボンファイバ０３２の平均粒子径が１２μｍである参考例の場合と比較して、ロータ１６の回転角度の全体に亘って、優れたリニアリティ（ゼロ又はゼロに近い値）を有するポジションセンサ１を実現することができる。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径を２μｍ以上とすることで、摺動子６が抵抗膜４の表面５を摺動することによる抵抗膜４の摩耗を抑制することができる。このように、カーボンファイバ３２の平均粒子径を２μｍ以上８μｍ以下に設定することで、耐摩耗性と優れたリニアリティとを両立可能なポジションセンサ１を実現可能である。

【0033】

また、本実施形態では、上述したように炭素粉末３１の質量に対するカーボンファイバ３２の質量の割合を５％以上としているので、カーボンファイバ３２による抵抗膜４の耐摩耗性の向上効果を得ることができる。また、上述したように炭素粉末３１の質量に対するカーボンファイバ３２の質量の割合を５０％以下としているので、基板２に対する抵抗膜４の密着性を高い状態で維持することができる。

【0034】

図８は、抵抗膜４の摩耗量とカーボンファイバ３２の平均粒子径との関係を示したグラフである。本発明者らが鋭意検討した結果、図８に示すように、カーボンファイバ３２の平均粒子径が５μｍより小さくなると、抵抗膜４の摩耗量が増加し、抵抗膜４の耐摩耗性が悪化することを見出した。幾つかの実施形態では、カーボンファイバ３２の平均粒子径が５μｍ以上８μｍ以下である。このような構成によれば、抵抗膜４の摩耗をさらに抑制することができる。

【0035】

図９は、本開示の一実施形態に係るカーボンファイバ３２の外形形状を示す図である。幾つかの実施形態では、カーボンファイバ３２の繊維径Ｄ（太さ）と、繊維長Ｌ（長さ）との比Ｌ／Ｄ（アスペクト比）が３以下である。アスペクト比は、例えば、図９に示すように、カーボンファイバ３２を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察し、ＳＥＭ画像に撮像されたカーボンファイバ３２（抵抗膜４に添加されているカーボンファイバ３２も含む）の繊維径Ｄ及び繊維長Ｌを実測することで算出される。

【0036】

このような構成によれば、抵抗膜４が印刷法によって形成される場合であっても、抵抗膜４に含まれるカーボンファイバ３２の印刷方向に沿った配向を抑制できる。このため、摺動子６が接触する抵抗膜４の任意の位置において、理想電圧と検出電圧との差を小さくし、優れたリニアリティを有するポジションセンサ１を実現することができる。

【0037】

幾つかの実施形態では、式２で表される指標が、抵抗膜４の全体に亘って２％以下である。
｜Ｖ／（Ｖｉｎ×（θ_１／θ_０））－１｜×１００ （式２）

【0038】

このような構成によれば、摺動子６による摺動が可能な範囲Ａの全体に亘って（図１参照）、リニアリティをゼロ又はゼロに非常に近い値で維持することになるので、非常に優れたリニアリティを有するポジションセンサ１を実現することができる。

【0039】

幾つかの実施形態では、炭素粉末３１の質量に対するカーボンファイバ３２の質量の割合が５％以上１０％以下である。本発明者らが鋭意検討した結果、炭素粉末３１の質量に対するカーボンファイバ３２の質量の割合が１０％を超えると、摺動子６の耐摩耗性が悪化することを見出した。上述の構成によれば、良好な抵抗膜４の耐摩耗性及び、良好な摺動子６の耐摩耗性を同時に満たすことができる。

【0040】

（実施例）
図１０は、抵抗膜４に含まれるバインダー樹脂３０、カーボンファイバ３２、及びカーボンブラック３４の配合量を示す表である。図１０に示す配合表に従って、実施例１～実施例７のそれぞれに係る抵抗膜４を形成している。図１０中における「カーボンファイバの添加割合」（以下、添加割合）は、炭素粉末３１の質量（カーボンファイバ３２の質量にカーボンブラック３４の質量を加算した質量）に対するカーボンファイバ３２の質量の割合を示す。

【0041】

＜実施例１＞
実施例１に係る抵抗膜４は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を１０ｇ、カーボンブラック３４を１９０ｇ含んでいる。つまり、実施例１に係る添加割合は５％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、７．３μｍである。

【0042】

＜実施例２＞
実施例２に係る抵抗膜４は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を２０ｇ、カーボンブラック３４を１８０ｇ含んでいる。つまり、実施例２に係る添加割合は１０％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、７．３μｍである。

【0043】

＜実施例３＞
実施例３に係る抵抗膜４は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を３０ｇ、カーボンブラック３４を１７０ｇ含んでいる。つまり、実施例３に係る添加割合は１５％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、７．３μｍである。

【0044】

＜実施例４＞
実施例４に係る抵抗膜４は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を５０ｇ、カーボンブラック３４を１５０ｇ含んでいる。つまり、実施例４に係る添加割合は２５％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0045】

＜実施例５＞
実施例５に係る抵抗膜４は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を１００ｇ、カーボンブラック３４を１００ｇ含んでいる。つまり、実施例５に係る添加割合は５０％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0046】

＜実施例６＞
実施例６に係る抵抗膜は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を１５０ｇ、カーボンブラック３４を５０ｇ含んでいる。つまり、実施例６に係る添加割合は７５％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0047】

＜実施例７＞
実施例７に係る抵抗膜は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を２００ｇ、カーボンブラック３４を０ｇ含んでいる。つまり、実施例７に係る添加割合は１００％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0048】

次に比較例として形成した抵抗膜について説明する。

【0049】

＜比較例１＞
比較例１に係る抵抗膜は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を０ｇ、カーボンブラック３４を２００ｇ含んでいる。つまり、比較例１に係る添加割合は０％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0050】

＜比較例２＞
比較例２に係る抵抗膜は、バインダー樹脂３０を３００ｇ、カーボンファイバ３２を３０ｇ、カーボンブラック３４を１７０ｇ含んでいる。つまり、比較例２に係る添加割合は１５％である。また、カーボンファイバ３２の平均粒子径は、２μｍである。

【0051】

図１１は、抵抗膜４の摩耗量と添加割合との関係を示したグラフである。抵抗膜４の摩耗量は、例えば、外径０．２ｍｍのダイヤモンド針を、荷重１４０ｇ、摺動回数１０００回で抵抗膜４の表面５を摺動する前後の抵抗膜４の膜厚の差である。

【0052】

本発明者らが鋭意検討した結果、図１０及び図１１に示すように、添加割合が０％以上５％未満では抵抗膜の摩耗量が非常に多く、ポテンショメータの検出性能が速やかに損なわれる可能性がある。添加割合が５％以上になると、抵抗膜４の摩耗量が抑制されている。添加割合が１０％を超えると、抵抗膜４はほとんど摩耗しなくなる。

【0053】

図１２は、摺動子６の摩耗量と添加割合との関係を示したグラフである。摺動子６の摩耗量は、例えば、ロータ１６を回転駆動させるモータの作動速度を４Ｈｚ、作動振幅を８０ｄｅｇで設定し、摺動子６によって抵抗膜４の表面５を雰囲気温度が２５℃の環境下で６００万回、雰囲気温度が１２０℃の環境下で１２０万回、雰囲気温度が－３０℃の環境下で１２０万回摺動することで摩耗した摺動子６の長さである。

【0054】

本発明らが鋭意検討した結果、図１０及び図１２に示すように、添加割合が増加するにつれて摺動子６の摩耗量も増加する。また、本発明者らは、添加割合を１０％以下とすることで、摺動子６が抵抗膜４に対して良好な耐摩耗性を有し、摺動子６の劣化を抑制できることを見出した。

【0055】

以上、本開示の一実施形態に係るポジションセンサ１について説明したが、本開示は上記の形態に限定されるものではなく、本開示の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ ポジションセンサ
２ 基板
４ 抵抗膜
５ 抵抗膜の表面
６ 摺動子
３１ 炭素粉末
３２ カーボンファイバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】