电刷型触点材料及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201380067260.4 | 申请日 | 2013-12-13 | 公开(公告)号 | CN104937679A | 公开(公告)日 | 2015-09-23 |
| 申请人 | 田中贵金属工业株式会社; | 发明人 | 上田一夫; 野村幸正; | ||||
| 摘要 | 本 发明 为一种电刷型触点材料，具有一个以上的弯曲的金属制爪，其前端部与被 接触 对象物接触，所述电刷型触点材料中，所述爪的所述前端部在厚度方向截面具有圆弧形状，以使从与被接触对象物的接触点至表面侧的 曲率 半径R1与从接触点至背面侧的 曲率半径 R2为R1≥R2的方式进行了成形，进而对爪的宽度方向的两端部进行了 倒 角 加工。此时，特别优选R1＞R2、R1/R2为3.0以下。本发明的电刷型触点材料能够进行比以往更顺畅的滑动动作，并且能够比较简便地制造。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电刷型触点材料，具有一个以上的弯曲的金属制爪，其前端部与被接触对象物接触，所述电刷型触点材料中， |
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| 说明书全文 | 电刷型触点材料及其制造方法技术领域背景技术[0002] 对于位置传感器、车载用各种传感器(风门传感器、踏板传感器、车高传感器)等传感器类、电位器、微调电容器等电阻器等而言，使用在传感器的主体侧的基板构件与相对于主体侧基板进行旋转或直线等的运动的组件之间收发电信号、电力等的滑动件100(图1)。该滑动件100中设置有其前端部与传感器的转子等滑动接触的电刷型触点材料10。电刷型触点材料10连接有多个在与基板的接触部附近弯曲的爪11。而且，各爪11的前端在与作为被接触物的基板滑动接触的状态下使用，因此，优选爪的前端部11a尽可能地处于能够顺畅地滑动的状态。 [0003] 在电刷型触点材料的制造时，首先，通过利用冲压加工的冲裁来制造无弯曲的平面状的滑动触片(参考图2)。此时，大多由于冲裁加工而在电刷的爪的前端部的外周产生毛刺从而变得锋利。在爪的前端部残留毛刺时，爪前端部无法顺畅地滑动，因此，通常将冲裁加工后的滑动触片的前端部加工成曲面状。 [0004] 作为将冲裁加工后的滑动触片的前端部加工成曲面的方法，以前使用滚筒研磨。滚筒研磨是指通过向容器中投入磨石等研磨介质和冲压后的滑动触片并使容器旋转而对滑动触片的外周面整体进行研磨的方法。滚筒研磨能够同时对多个尺寸小的滑动触片进行加工，是有效的方法。但是，滚筒研磨不是对特定的部分进行集中研磨的方法，难以可靠地仅对前端部进行曲面加工，并且研磨状态容易产生波动。 [0005] 针对上述利用滚筒研磨的电刷型触点材料的制造方法，本申请的申请人提出了利用激光束的制造方法及利用该制造方法得到的触点材料。该制造方法是依次对冲压后的滑动触片的爪的前端部照射激光束而使爪的前端部熔融、凝固的方法。该制造方法能够仅对爪的前端部进行曲面加工，另外，通过使激光束的照射条件适当，能够有效地制造没有波动的品质恒定的材料。而且，对于利用该制法得到的电刷型触点材料而言，爪的前端部具有截面圆弧形状等保持匀称的曲面形状，并且具有平滑的表面，认为能够进行顺畅的滑动动作。 [0006] 现有技术文献 发明内容[0009] 发明所要解决的问题 [0010] 如上所述，电刷型触点材料所要求的是爪的前端部的顺畅的滑动动作，通过上述的激光加工形成的保持匀称的曲面形状大体上满足该要求。但是，要求能够进行更顺畅的滑动动作的电刷型触点材料。另外，上述的伴有激光加工的曲面加工中，激光照射后的熔融/凝固部的材料组织发生变化而产生硬度降低，容易局部性地消耗、变形，难以维持曲面形状。因此，需要在激光照射后进行热处理来进行硬度调节，但该热处理导致触点材料制造工序中的工序增加。 [0011] 此外，在利用激光加工的电刷型触点材料的情况下，熔融/凝固后的前端形状接近球形，但此时不能进行形状控制。而且，根据激光的照射条件，存在鱼糕状的曲面形状的中央部膨胀而集中的倾向，不能进行稳定的滑动。 [0012] 因此，对于电刷型触点材料，本发明公开了能够进行更顺畅的滑动动作并且能够比较简便地制造的电刷型触点材料及其制造方法。 [0013] 用于解决问题的方法 [0014] 用于解决上述问题的本发明为一种电刷型触点材料，具有一个以上的弯曲的金属制爪，其前端部与被接触对象物接触，所述电刷型触点材料中，上述爪的上述前端部在厚度方向截面具有圆弧形状，以使从与被接触对象物的接触点至表面侧的曲率半径R1与从接触点至背面侧的曲率半径R2为R1≥R2的方式进行了成形，进而对爪的宽度方向的两端部进行了倒角加工。 [0015] 本发明的电刷型触点材料包括如下情况：关于爪的前端部的形状控制，使其为截面圆弧形状并使其曲率半径均等，除此以外，表面侧和背面侧的曲率半径不同。而且，进一步对爪的宽度方向的两端部也实施利用倒角加工的成形处理。 [0016] 本发明中的调节爪前端部的曲率的意义在下文进行详细说明。另一方面，对爪的宽度方向的两端部也进行倒角加工是由于，在触点使用时产生偏载荷的情况下，如果爪两端部的角锋利，则有时会使对象侧触点产生局部磨损。而且具有如下优点：通过对爪两端部进行倒角加工，可以减少由使用时的偏载荷引起的局部磨损。 [0017] 而且，对于成为圆弧形状的爪前端部的截面形状，优选从与被接触对象物的接触点至表面侧的曲率半径R1与从接触点至背面侧的曲率半径R2的关系为R1＞R2。通过增大外侧的R1，可以防止产生粘滑现象，确保触点材料的更顺畅的滑动。另外是由于，通过减小内侧的R2，可以吸引伴随触点材料的滑动产生的切削粉末从而抑制其向周围散布。 [0018] 特别是，关于R1与R2的关系，优选使R1/R2为3.0以下。这是由于，在电刷型触点材料的通常的使用状态下，以使电刷与基板以70度～85度的角度接触的方式来设定爪的弯曲(参考图3)。此时，通过使R1/R2＝1.0～3.0，R1与R2的连接位置成为与接触点近似的位置，显示出稳定的滑动。 [0019] 另外，本发明中，除爪前端部的截面形状的调节以外，还对两端部进行倒角加工，但对于该倒角加工部，优选在电刷宽度W的两端部W/10～W/4的范围进行倒角加工。而且，作为该加工部的形状，优选设定为10°～45°的倒角(R连接)或R0.15～R0.5的R倒角(参考图4)。这是为了确保毛刺产生的抑制和接触的稳定。 [0020] 作为触点材料的材质，可以应用与现有的触点材料同样的金属。特别是，Ag系合金(例如，已知Ag：39.5重量％、Pd：43.0重量％、Cu：17.0重量％、Pt：0.5重量％、或、Pt10重量％、Au：10重量％、Ag：30重量％、Pd：35重量％、Cu：14重量％、Zn：1重量％等)作为触点材料，导电性优良，并且弹性、硬度(耐磨损性)也良好，从而优选。 [0021] 本发明的电刷型触点材料的制造中，首先，从金属板冲裁加工出连接有多个爪的带状板材。然后，将带状板材的爪的前端部形状加工成上述中说明的形状，但作为该加工方法，可以以本申请申请人提出的激光加工作为基础。通过利用激光加工，能够使爪的前端部平滑并且成形为截面圆弧形状的保持匀称的曲面形状。而且，通过这样对激光加工后的触点材料的爪的两端部进行研磨，能够进行倒角加工。 [0022] 利用激光加工的爪前端部的加工中，在保持冲裁加工后的带状板材的状态下，依次对爪前端部照射激光束，使爪的前端部熔融、凝固。该激光加工中，如上所述，熔融后的部位的材料硬度降低，无法直接作为电刷型触点材料使用，因此，通过热处理进行硬度调节。 [0023] 应用上述的激光加工的制造方法中，通过条件设定，能够得到保持匀称(R1与R2大致相等)的圆弧形状，但无法分开对R1、R2进行成形，无法调节它们的关系。另外，为了确保硬度，必须进行激光加工后的热处理，工序数增多。因此，优选将冲裁加工后的带状板材固定并依次利用磨石对爪前端部进行研磨。 [0024] 利用磨石研磨的成形加工中，通过调节放置磨石的位置、角度，能够自由地形成爪前端形状，特别是能够局部性地形成R不同的前端部。另外，通过适当选择磨石的粒度，能够调节爪前端的表面粗糙度。此外，利用机械研磨的成形中，能够在不产生热影响部、不使金属组织发生变化的情况下进行加工，因此，能够将研磨后的材料直接使用。 [0025] 利用研磨的爪前端加工中，使磨石与爪前端抵接，但此时，带状板材的爪前端呈半固定状态。该加工时，半固定状态的带状板材要离开磨石，另一方面，磨石要咬住带状板材。通过利用该相反的动作，能够将爪前端部慢慢适当地研磨成R形状。 [0026] 磨石使用能够同时对数个至数十个爪进行研磨的宽度充分的磨石，在相对于带状板材的垂直方向旋转、揺动的同时使其与爪前端部接触并使其通过。爪前端的表面和背面的R、端部的倒角加工可以通过研磨时的带状板材的保持角度、供给速度、磨石进给量和转速来控制。另外，在该加工时，优选对冲裁后的带状板材的爪前端的研磨部以外进行遮挡。 [0027] 发明效果 [0028] 本发明的电刷型触点材料是对爪的前端部形状进行适当成形的材料，能够使其相对于对象侧基板顺畅地滑动，并且能够维持构成金属的硬度。本发明的电刷型触点材料可以经过利用磨石研磨的爪前端部的加工工序来制造。附图说明 [0029] 图1是具备普通的电刷型触点材料的滑动件的外观。 [0030] 图2是冲裁加工后的滑动材料触片的带状板材的外观。 [0031] 图3是表示本发明的电刷型触点材料的爪前端部的截面形状的图。 [0032] 图4是对本发明的电刷型触点材料的爪两端部的加工例进行说明的图。 [0033] 图5是表示本实施方式的冲压后的爪前端的状态的照片。 [0034] 图6是表示实施例1的研磨加工后的爪前端的状态的照片。 [0035] 图7是表示实施例3的研磨加工后的爪前端的状态的照片。 [0036] 图8是表示实施例4～实施例6的研磨加工后的爪前端的状态的照片。 [0037] 图9是本实施方式中使用的电刷评价电路的概略图。 [0038] 图10是表示实施例1的耐久试验后的线性的测定结果的图。 具体实施方式[0039] 以下，对本发明的优选实施例进行说明。对组成为Ag 39.5重量％、Pd 43.0重量％、Cu 17.0重量％、Pt 0.5重量％的材料实施轧制加工等，准备宽度为23mm、厚度为0.12mm的薄板材。然后，对该薄板材实施冲压加工，得到如图2所示的多个滑动触片10’连接成带状的带状板材1。 [0040] 各滑动触片10’由基部12和从基部12延伸的两个电刷11’构成，在基部12的部分，经由切割边缘13与邻接的滑动触片10’连接。各电刷11’具有排列成梳齿状的长度相同的三根爪(宽度尺寸为0.4mm)。另外，两电刷11’以爪前端11a’平行排列的方式配置，并且以爪的前端在一条直线上排列的方式配置。 [0041] 图5是表示冲压后的爪的前端的状态的照片。该阶段的爪前端部11a’的表面呈利用冲压加工而冲裁后的粗糙状态。而且，前端部的形状是左右非对称的，内向加工前端部表面的轮廓为不规则(不定形)的曲线形状。详细而言，由冲裁加工初期的剪切加工面(冲压塌边面)和冲裁加工后期的断裂加工面(冲压毛刺面)构成。 [0042] 冲压加工后，通过研磨进行爪前端的加工。研磨加工中，对冲裁带状板材的爪前端研磨部11a’以外的部分进行遮挡，在保持切割边缘13并向磨石下进行供给的同时在半固定状态下进行研磨。关于磨石，在使具有能够同时对多个爪前端研磨部11a’进行研磨的宽度的磨石相对于带状板材的垂直方向旋转、揺动的同时使其与前端研磨部11a’接触并使其通过。另外，表面和背面的R1、R2不同的爪前端的加工中，对研磨时的带状板材的保持角度以及供给速度和磨石进给量、转速进行控制。例如，将以下示出的实施例1～3的带状板材的研磨角度设定为45°。另外，将实施例4～6的带状板材的研磨角度共同设定为30°并且使磨石的磨石进给量、转速改变来进行加工。 [0043] 在上述研磨加工后，实施弯曲加工而得到具有弯曲的爪的滑动触点连接成带状的电刷型触点材料。各实施例中的爪前端部的形状如下所述。另外，爪前端部的R1、R2是在爪的中央部分的截面进行测定而得到的值。 [0044] [表1] [0045] [0046] 图6、图7分别是表示实施例1和实施例3的电刷型触点材料的爪11a的前端部的照片。所得到的电刷型触点材料的爪的前端部的表面状态是平滑的表面状态。另外，根据其截面照片，具有表面侧、背面侧的R不同的形状。另外，两端部具有进行了倒角加工的斜坡。另外，图8是表示实施例4至实施例6的爪11a的前端部的照片。这些实施例爪前端部的形状是在整体上不均匀的所谓鱼糕形状。 [0047] 接着，对各实施例的触点材料进行耐久试验来进行电特性的评价。图9是电刷评价电路的概略图，在具有圆弧状的电阻器的基板上水平安装电刷型触点材料，以使角度0°下输出0V、角度90°下输出5V的方式进行设定。耐久试验中，使电刷型触点材料在图9的电阻器上滑动200万次，然后，测定电特性(线性)。线性的测定中，对图9的电阻器施加恒定电压，在使电刷角度发生变化的同时测定传感器输出电压(角度vs.来自电刷的输出电压)(但是，两端角度范围的误差增大，因此将其排除在外)。关于线性，在该测定中，以来自电刷的输出电位相对于基准输出电压(理论上的输出)的差的位移作为变化率％来进行评价。 [0048] 图10是线性测定结果的一例，示出了实施例1的耐久后的线性测定结果。角度-电压数据参考左侧主尺，线性参考右侧的副尺。根据图10，该实施例的线性具有相对于理论值±0.7％的宽度(线性)，耐久试验后也具有优良的线性。需要说明的是，作为用于满足汽车排放气体限制的车载部件标准，据说需要±2.0％以内的线性。而且，预测今后该基准会变得更严苛，为了进一步提高性能，可能会要求±1.5％的线性。实施例1的触点材料也能够应对该严苛的标准。将关于各实施例的线性测定结果示于表2中。 [0049] [表2] [0050]线性变化率 实施例1 ±0.7％ 实施例2 ±0.8％ 实施例3 ±0.9％ 实施例4 ±1.1％ 实施例5 ±1.2％ 实施例6 ±1.6％ [0051] 根据表2，实施例1～6的电刷型触点材料的线性均为±2％以下，具有能够满足现有的车载部件标准的特性。另外可以确认，如实施例1所示，通过使R1和R2不同，能够得到±1％以下的极其优良的特性实际成绩。 [0052] 产业上的可利用性 [0053] 如上所述，对本发明的电刷型触点材料的爪的前端部形状进行详细研究的结果是，能够进行比以往更顺畅的滑动动作。该电刷型触点材料能够比较简便地制造，不需要成形后的热处理，能够在不使其构成材料所具有的机械性质发生变化的情况下进行制造。本发明适合作为位置传感器等传感器类、电阻器中的滑动件的触点材料。 |
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