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连载 第2回

阿尔卑斯电气株式会社
营业本部电子元器件营业部
市场小组
吉田 稔 主查
以多年培养下来的可变电阻器技术为基础,阿尔卑斯电气推出寿命长、耐热性出色的各种“电阻式传感器”产品


在阿尔卑斯电气的传感器事业中,电阻式传感器具有最悠久的历史,其所取得的成绩也非常显著。以在音响等消费电子产品领域中培养下来的可变电阻器(电位器)技术为基础,包括汽车领域(车载)在内,电阻式传感器的的用途正在扩大。

从消费电子产品到车载用品,传感器的用途更加扩大。

 阿尔卑斯电气的电阻式传感器,以在音响设备所用的可变电阻器(电位器)领域中多年培养下来的电阻体和触点技术为基础,在适应市场的严格要求的过程中技术不断地得到进步,其产品因具有寿命长以及出色的耐热性和可靠性,而受到很高的评价。并且, 其活跃领域从消费电子产品领域扩大到汽车电子产品领域。
 在车用传感器方面,自1977年首次开发和生产电子燃料喷射系统所使用的空气流量计的电阻板以来,1981年开发和生产了检测吸入阀的开关阀位置的“节流阀位置传感器”,之后,面向市场提供了具有各种用途的传感器产品,如:在降低排气中的氮氧化物的“EGR(废气再循环)系统”中使用的EGR阀位置传感器;检测驾驶者意图的油门踏板传感器、方向盘角度传感器以及制动踏板传感器;检测汽车车身的高度及前后倾斜度的车架高度传感器;以及可高度地控制气囊的座椅重量传感器等。其中,象节流阀位置传感器和EGR阀位置传感器等在密切相关于汽车发动机控制的产品中,电阻式传感器所占的比重越来越大。
 阿尔卑斯电气的车用电阻式传感器能取得这些成绩是因为,阿尔卑斯电气具有4项核心技术,即:能够对应从分子设计到高分子合成以及材料复合化的“材料技术”;将成形零部件的模流分析和磁场分析所代表的模拟技术予以利用的“设计技术”;能够进行纳米级控制的“加工技术”;以及仿真了实际车辆的“评价技术”。

实现了高精度、高滑动耐久性和高耐热特性。

 厚膜技术为阿尔卑斯电气所培养下来的核心技术之一,采用该技术的滑动电阻元件在EGR阀位置传感器上得到使用,而该EGR阀位置传感器是检测EGR装置的阀门位置的传感器。所谓EGR装置是一种通过将一部分排气再循环到吸气侧而降低吸气中的氧气浓度来降低燃烧温度,并降低汽车排气中所含有的氮氧化物(为光化学烟雾的原因)的系统。EGR阀位置传感器具有检测排气阀的位置并将其反馈到发动机控制模块的重要作用,使排气的循环量得到最佳控制,为降低大气污染做出贡献。
 阿尔卑斯电气的EGR阀位置传感器的主流为线性形状,其主要作用是,将阀门的直线动作传给可动触点即电刷,使该可动触点在电阻体上滑动而转换成电信号。该传感器要求高精度、高滑动耐久性和高耐热特性,因此在材料方面选择了高耐热性工程塑料(Enpla)或陶瓷,从构成电阻体的材料本身的分子结构开始重新进行了研究。而且在结构设计上,进行模流分析和热变形分析来最小限度地抑制热影响的同时,为了防止阀门的振动直接传给电刷,而采用了独自的偏心结构。过去,具有固定电刷的功能和与阀门的接合功能的零部件为一体结构,但是在该偏心结构中将上述零部件按功能分成单体,并且将具有自动复位功能的回程弹簧的支点从中心挪动,从而大幅度提高了振动环境下的电刷和电阻体元件之间的连接安定性。

阿尔卑斯电气的传感器为汽车的安全性、舒适性、环境性做出贡献。

 在以EGR阀位置传感器为首的车用传感器方面,今后还会出现进一步提高高精度、高耐热性和高耐久性的要求。尤其作为其特性应受到重视的是,高度的耐温度范围和工作寿命次数。如果分别与用于音响的可变电阻器做比较的话,首先在耐温度范围方面,音响设备一般在家庭内或车内(汽车音响)等对人体较为舒适的温度、湿度范围内使用,在这种情况下,使用温度范围为-10℃~85℃就很充分。但是,因为车用传感器是被设置在发动机舱等处,所以要求其规格必须要满足能正常地使用在从非常低的温度到水沸腾的高温度的-40℃~125℃范围。
 而且,在工作寿命方面,一般的可变电阻器的工作寿命为大约15,000次,这是因为其主要用途在于音量调整。例如,按每天进行10次音量调整来计算,1年为3,650次,4年为14,600次,所以在一般的使用情况下该次数就很充分。但是,如果是汽车,一般被要求在10年以上的长时间正常地运转,比如节流阀位置传感器就需要100万次到1,000万次的工作寿命。即,如果产品具有1,000万次的使用寿命的话,那么即使每天使用2,700次,10年以上踩油门也不会发生故障。作为载着人命的汽车来说,就要求这种高规格。因此,阿尔卑斯电气作为车用传感器的电阻体元件,开发了能对应10亿次循环(※)的元件,实现了相当于50万km行使距离的耐久性。
 营业本部电子元器件营业部市场小组的吉田稔说:“从消费电子产品到车用电子产品方面,在得到广泛使用的过程中,我们满足了客户的各种要求,并从中锻炼了自己,这是真实的感受。那些成绩和信赖才是最值得骄傲。”
 车用传感器的最大的课题是,为汽车所要求的安全性、舒适性、环境性等必要条件做出贡献。阿尔卑斯电气的电阻式传感器正担负着其任务。
 
 ※为阿尔卑斯电气的实力确认试验结果,并不属于保证值。
被广泛地利用在汽车上的阿尔卑斯的传感器


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