JP2002057006A - 可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストであり、強い力で押さなくとも抵抗
の変化が大きい可変抵抗器を提供すること。 【解決手段】 少なくとも二つの導電ランドＤ，Ｄを有
する基板１と、前記導電ランドＤ，Ｄと対向配置された
導電性ゴム又は導電性エラストマー製の接触抵抗発生板
23とを具備し、前記接触抵抗発生板23における導電ラン
ドＤ，Ｄと対向する面に多数の微小突起ｔが形成されて
成る接触抵抗発生面23ａを構成させてあり、接触抵抗発
生板23と導電ランドＤ，Ｄとを接触させるべく力又は圧
力を加えたときには微小突起ｔが押し潰されて接触抵抗
発生面23ａと導電ランドＤ，Ｄとの接触面積が大きくな
り、これに伴って導電ランドＤ，Ｄ間の抵抗が小さくな
るようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、可変抵抗器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】可変抵抗器としては、例えば、図17に示
すように、基体90と、前記基板90上に配置されている抵
抗板91と、前記抵抗板91の両端部に設けられている端子
TA, TBと、前記導電性ゴムより成り且つ抵抗板91の上方
に設けられた円錐形状の接触部92とから構成され、接触
部92を抵抗板91に押し付けるべく力Ｆを加えると、図18
に示すように接触部92が潰れて当該接触部92と抵抗板91
との接触面積が大きくなるようにしてる。

【０００３】したがって、上記可変抵抗器では、上記接
触面積の増加に伴って距離L1＋ L2の長さが小さくな
り、端子TA, TB相互間の抵抗が小さくなる。つまり、力
Ｆの大きさにより抵抗板91の抵抗が変化する。

【０００４】しかしながら、大きな円錐形状の接触部92
を押し潰す形式のものであるから、強い力で押さないと
大きな範囲の抵抗変化を得られないという問題がある。

【０００５】また、円錐状の接触部92を製造するのに手
間がかかりコストアップとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、低コストであり、強い力で押さなくとも抵抗の変化
が大きい可変抵抗器を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（請求項１記載の発明）
この発明の可変抵抗器は、少なくとも二つの導電ランド
Ｄ，Ｄを有する基板１と、前記導電ランドＤ，Ｄと対向
配置された導電性ゴム又は導電性エラストマー製の接触
抵抗発生板23とを具備し、前記接触抵抗発生板23におけ
る導電ランドＤ，Ｄと対向する面に多数の微小突起ｔが
形成されて成る接触抵抗発生面23ａを構成させてあり、
接触抵抗発生板23と導電ランドＤ，Ｄとを接触させるべ
く力又は圧力を加えたときには微小突起ｔが押し潰され
て接触抵抗発生面23ａと導電ランドＤ，Ｄとの接触面積
が大きくなり、これに伴って導電ランドＤ，Ｄ間の抵抗
が小さくなるようにしてある。 （請求項２記載の発明）この発明の可変抵抗器は、少な
くとも二つの導電ランドＤ，Ｄを有する基板１と、導電
性インク又は導電性塗料を付着した多数の微小突起ｔか
ら成る接触抵抗発生面23ａを持つ非導電性ゴム又は非導
電性エラストマー製の接触抵抗発生板23とを具備し、接
触抵抗発生板23と導電ランドＤ，Ｄとを接触させるべく
力又は圧力を加えたときには微小突起ｔが押し潰されて
接触抵抗発生面23ａと導電ランドＤ，Ｄとの接触面積が
大きくなり、これに伴って導電ランドＤ，Ｄ間の抵抗が
小さくなるようにしてある。 （請求項３記載の発明）この発明の可変抵抗器は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、導電ランドＤを三個
以上にすると共に、前記導電ランドＤが電気的に二グル
ープになるように配線し、二グループ間の抵抗が力又は
圧力によって変化するようにしてある。 （請求項４記載の発明）この発明の可変抵抗器は、上記
請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、接触抵
抗発生板23が操作部２のボタン部20の下面に固着されて
いると共に前記ボタン部20の下面にスイッチ接点となる
スイッチ板50を固着してあり、他方、基板１に二つのス
イッチ端子用の導電ランド51, 52を設けてあり、前記ボ
タン部20に作用する力又は圧力により接触抵抗発生板23
が導電ランドＤに接触すると、前記スイッチ板50が導電
ランド51, 52に接触して導電ランド51, 52相互が電気的
に閉となるようにしてある。 （請求項５記載の発明）この発明の可変抵抗器は、上記
請求項４記載の発明に関し、接触抵抗発生板23と導電ラ
ンドＤとの距離と、スイッチ板50と導電ランド51, 52と
の距離とを相違させ、接触抵抗発生板23と導電ランドＤ
との接触タイミングと、スイッチ板50と導電ランド51,
52との接触タイミングをずらしてある。

【０００８】なお、上記発明の可変抵抗器の機能につい
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例として示
した図面に従って説明する。 〔実施形態１〕図１はこの発明の可変抵抗器を利用して
成る力センサーＳを示しており、図２は前記力センサＳ
に使用されている導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2及
び端子Ｔａ，Ｔｂを示している。

【００１０】この力センサＳは、図１に示すように、基
板１と、前記基板１と対向配置された操作部２と、前記
操作部２を基板１上で固定する固定部３と、前記操作部
２の押し込み部分に嵌め込まれている樹脂キャップ４と
から構成されている。

【００１１】基板１は、図１に示すように、薄いプリン
ト基板により構成されており、図２に示すように片面に
円形状となるように配列した導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄ
b1，Ｄb2が設けられている。ここで、導電ランドＤa1，
Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2は図２に示すように電気的に接続され
ており、それぞれ適当な位置に端子Ｔａ，Ｔｂとして引
き出されている。

【００１２】操作部２は、図１に示すように、カップ状
に形成されたゴム製のもので、上記導電ランドＤa1，Ｄ
a2，Ｄb1，Ｄb2と対向する部分に配置される平面視円形
状のボタン部20と、前記導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄb1，
Ｄb2を囲む態様で基板１に取り付けられる平面視円環状
の取付部21と、前記ボタン部20の外周面と取付部21の上
端面とを全周で繋ぐ薄肉状の変形部22と、導電ゴムで構
成され且つ前記ボタン部20の導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄ
b1，Ｄb2との対向面に固着された接触抵抗発生板23とか
ら構成されている。ここで、前記接触抵抗発生板23にお
ける導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2との対向面は、
図１や図３に示すように、多数の微小突起ｔが形成され
て成る接触抵抗発生面23ａとしてあり、ボタン部20に押
し込む力又は圧力を加えたときには微小突起ｔが押し潰
されて接触抵抗発生面23ａと導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄ
b1，Ｄb2との接触面積が変化するようにしてある。

【００１３】固定部３は、図１に示すように、断面逆Ｌ
字状に形成されている円環状のもので、横片で取付部21
の上面を押さえ付けるようにしている。

【００１４】樹脂キャップ４は、図１に示すように、ボ
タン部20を効率よく且つ均一に押すために設けられた樹
脂製のものであり、一端開放の筒状に形成されている。

【００１５】次に、この実施形態の力センサＳは以下の
ように機能する。 先ず、ボタン部20に上から力Ｆを加えていない場合
は、端子Ｔａ，Ｔｂ間は電気的に接続されず、端子Ｔ
ａ，Ｔｂ間の抵抗は無限大である。 図４に示すように、樹脂キャップ４を嵌め込んである
ボタン部20を上から（Ｚ軸方向に）力Ｆで押し込むと、
変形部22が座屈し、操作する手にクリック感があり、さ
らに押すと接触抵抗発生板23が導電ランドＤa1，Ｄa2，
Ｄb1，Ｄb2に接触する。このとき、導電ランドＤa1，Ｄ
a2，Ｄb1，Ｄb2と接触抵抗発生板23との間の接触抵抗を
Ｒa1，Ｒa2，Ｒb1，Ｒb2とし、接触抵抗発生板23自体の
抵抗をＲ０とすると、端子Ｔａ，Ｔｂ間の合成抵抗Ｒab
は図５に示すように、二グループ（導電ランドＤa1，Ｄ
a2の抵抗のグループと、導電ランドＤb1，Ｄb2の抵抗の
グループ）になる。

【００１６】これを式で表すと合成抵抗Ｒabは、（Ｒa1
×Ｒa2）／（Ｒa1＋Ｒa2）＋Ｒ０＋（Ｒb1×Ｒb2）／
（Ｒb1＋Ｒb2）となる。 さらに強い力で、ボタン部20を押すと、図６に示すよ
うに、多数の微小突起ｔが押し潰されて接触抵抗発生面
23ａと導電ランドＤa1，Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2との接触面積
が大きくなる。つまり、端子Ｔａ，Ｔｂ間の合成抵抗Ｒ
abは、ボタン部20を押す力に応じて無限大から接触抵抗
発生板23の持つ固有の抵抗値Ｒ０近くまで変化する。

【００１７】この力センサＳは上記のように機能するこ
ととなるが、多数の微小突起ｔが押し潰される形式のも
のであるから、端子Ｔａ，Ｔｂ間の合成抵抗Ｒabは、弱
い力であったとしても抵抗の変化が大きく且つ図７に示
すように力に対して緩やかに変化し、収束する抵抗値も
大きい。また、接触抵抗発生板23の多数の微小突起ｔ
は、接触抵抗発生板23を荒らす（例えば梨地等）ことに
よっても構成できるので、ほとんどコストアップになる
こともない。また、合成抵抗Ｒabや収束する抵抗値の変
更は導電性ゴムの硬さや種類及び表面形状の変更により
対応可能である。

【００１８】なお、接触抵抗発生板23に形成される多数
の微小突起ｔは、図８に示すような半円球の形態でもよ
い。要するに力や圧力を加えることにより、変形しやす
い形態であればよい。

【００１９】また、基板１上の導電ランドを四つ（円形
を四分割）としたのは、ボタン部20を押す力の片寄りに
より接触抵抗発生板23と導電ランドとの間の接触抵抗の
バラツキを軽減するためであり、二分割でも良いし、四
分割以上でもよい。そして、図９に示すように、円環状
の導電ランドＤａと、これの内部に設けられた円形状の
導電ランドＤｂとから構成してもよい。

【００２０】さらに、必要に応じて図10、図11に示すよ
うに、固定抵抗Ｒｃ，Ｒｄと組み合わせた回路を構成す
ることにより、合成抵抗Ｒabと対応する電圧値を端子Ｔ
ａから取り出すことができる。なお、図10の回路では、
ボタン部20を押していないときは、合成抵抗Ｒabは無限
大となるので、回路の電流i は流れなくなり、省電力化
に有利となる（操作しない時は、電流が流れない）。 〔実施形態２〕この実施形態の力センサーＳは、図12に
示すように、上記実施形態１のセンサーＳにスイッチ５
を付加したものである。

【００２１】このため、この力センサーＳでは、図12〜
図14に示すように、接触抵抗発生板23を円筒状に形成す
ると共に前記接触抵抗発生板23内に導電性ゴムで構成さ
れた円柱状のスイッチ板50を形成し、他方、前記スイッ
チ板50と対向する基板１部分には円形を二分割して成る
二つの導電ランド51, 52を形成し、前記導電ランド51,
52はスルーホールを介して端子Ｔｃ，Ｔｄに引き出され
ている。

【００２２】なお、スイッチ板50の下端面は図12に示す
ように、荒らされておらず（多数の微小突起ｔを有して
おらず）、また接触抵抗発生板23の接触抵抗発生面23ａ
から突出させてある。

【００２３】次に、この実施形態２の力センサＳは以下
のように機能する。 ボタン部20を上から押すと、図15に示すように、先ず
スイッチ板50と導電ランド51, 52とが接触する。導電ラ
ンド51の下端面は荒らされていないから接触抵抗は導電
ランド52に比べて小さいので、導電ランド51, 52を電気
的に短絡することになる。つまり、スイッチ板50と導電
ランド51, 52はスイッチ５として機能することになる。 ボタン部20を更に強く押すとスイッチ板50が押し潰さ
れ、接触抵抗発生板23が対向する基板１上の導電ランド
Ｄa1，Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2と接触するようになる。この機
能については実施形態１で説明したのでここでは省略す
る。 以上のように、ボタン部20を押すと、先ずスイッチ５
が閉となり、さらにボタン部20を強く押すと合成接触抵
抗Ｒabがボタン部20を押す力に応じて変化することがわ
かる。これは、ゲーム機の入力装置等で、先ずスイッチ
をＯＮさせた後、さらに操作ボタンを強く押して、電圧
を変更させたいときに有用である。 また、接触抵抗発生板23の接触抵抗発生面23ａをスイ
ッチ板50の下端面より突出させた場合、ボタン部20を押
す力に応じて合成接触抵抗Ｒabが変化するようになった
後、スイッチ５が閉になる。

【００２４】したがって、接触抵抗発生板23の接触抵抗
発生面23ａとスイッチ板50の下端面との間に段差をつけ
ることにより、ボタン部20を押す力に応じて合成接触抵
抗Ｒabが変化するタイミングとスイッチ５が閉となる相
対的なタイミングを調整することができる。 〔他の実施形態〕上記実施形態１、２では、接触抵抗発
生板23及びスイッチ板50を弾性を有する導電性ゴムで構
成させたが、これに限定されることなく、弾性を有する
導電性エラストマーで構成させてもよい。そして、弾性
を有するスイッチ板50においては、導電性を有さない通
常のゴム又はエラストマーの電気的接点面となる部分に
導電性インクや導電性塗料を付着させたものとすること
ができる。また接触抵抗発生板23は、導電性インク又は
導電性塗料を付着した多数の微小突起ｔから成る接触抵
抗発生面23ａを持つ非導電性ゴム又は非導電性エラスト
マー製のものでもよい。

【００２５】また、実施形態１、２における導電ランド
Ｄa1，Ｄa2，Ｄb1，Ｄb2を、図16に示すように、線によ
り構成させることができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明は上記のような構成であるから
次の効果を有する。

【００２７】発明の実施形態の欄の説明から明らかなよ
うに、低コストであり、強い力で押さなくとも抵抗の変
化が大きい可変抵抗器を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の可変抵抗器を使用した力センサの断
面図（実施形態１）。

【図２】前記力センサを構成する基板に形成されている
導電ランドの平面図。

【図３】前記力センサを構成する操作部の断面図。

【図４】前記操作部を押し込んだときの力センサの断面
図。

【図５】前記可変抵抗器の模式図。

【図６】前記操作部を押し込んだときの接触抵抗発生面
の断面図。

【図７】前記操作部を押す力と接触抵抗の関係を示すグ
ラフ。

【図８】他の実施形態の接触抵抗発生面の断面図。

【図９】他の実施形態の導電ランドの平面図。

【図10】前記力センサに用いることができる電気回路
図。

【図11】前記力センサに用いることができる電気回路
図。

【図12】この発明の可変抵抗器を使用した力センサの断
面図（実施形態２）。

【図13】前記力センサに使用されている接触抵抗発生板
の平面図。

【図14】前記力センサに使用されている導電ランドの平
面図。

【図15】前記力センサの操作部を押し込んだときの断面
図。

【図16】他の実施形態の導電ランドの平面図。

【図17】先行技術の可変抵抗器の断面図。

【図18】先行技術の可変抵抗器に力を作用させたときの
断面図。

【符号の説明】 Ｄ 導電ランド ｔ 微小突起 １ 基板 ２ 操作部 ３ 固定部 ４ 樹脂キャップ 23 接触抵抗発生板 23ａ 接触抵抗発生面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つの導電ランド（Ｄ）
   （Ｄ）を有する基板（１）と、前記導電ランド（Ｄ）
   （Ｄ）と対向配置された導電性ゴム又は導電性エラスト
   マー製の接触抵抗発生板（23）とを具備し、前記接触抵
   抗発生板（23）における導電ランド（Ｄ）（Ｄ）と対向
   する面に多数の微小突起（ｔ）が形成されて成る接触抵
   抗発生面（23ａ）を構成させてあり、接触抵抗発生板
   （23）と導電ランド（Ｄ）（Ｄ）とを接触させるべく力
   又は圧力を加えたときには微小突起（ｔ）が押し潰され
   て接触抵抗発生面（23ａ）と導電ランド（Ｄ）（Ｄ）と
   の接触面積が大きくなり、これに伴って導電ランド
   （Ｄ）（Ｄ）間の抵抗が小さくなるようにしてあること
   を特徴とする可変抵抗器。
2. 【請求項２】 少なくとも二つの導電ランド（Ｄ）
   （Ｄ）を有する基板（１）と、導電性インク又は導電性
   塗料を付着した多数の微小突起（ｔ）から成る接触抵抗
   発生面（23ａ）を持つ非導電性ゴム又は非導電性エラス
   トマー製の接触抵抗発生板（23）とを具備し、接触抵抗
   発生板（23）と導電ランド（Ｄ）（Ｄ）とを接触させる
   べく力又は圧力を加えたときには微小突起（ｔ）が押し
   潰されて接触抵抗発生面（23ａ）と導電ランド（Ｄ）
   （Ｄ）との接触面積が大きくなり、これに伴って導電ラ
   ンド（Ｄ）（Ｄ）間の抵抗が小さくなるようにしてある
   ことを特徴とする可変抵抗器。
3. 【請求項３】 導電ランド（Ｄ）を三個以上にすると共
   に、前記導電ランド（Ｄ）が電気的に二グループになる
   ように配線し、二グループ間の抵抗が力又は圧力によっ
   て変化するようにしたことを特徴とする請求項１又は２
   記載の可変抵抗器。
4. 【請求項４】 接触抵抗発生板（23）が操作部（２）の
   ボタン部（20）の下面に固着されていると共に前記ボタ
   ン部（20）の下面にスイッチ接点となるスイッチ板(50)
   を固着してあり、他方、基板（１）に二つのスイッチ端
   子用の導電ランド(51)(52)を設けてあり、前記ボタン部
   （20）に作用する力又は圧力により接触抵抗発生板（2
   3）が導電ランド（Ｄ）に接触すると、前記スイッチ板
   (50)が導電ランド(51)(52)に接触して導電ランド(51)(5
   2)相互が電気的に閉となるようにしてあることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかに記載の可変抵抗器。
5. 【請求項５】 接触抵抗発生板（23）と導電ランド
   （Ｄ）との距離と、スイッチ板（50) と導電ランド(51)
   (52)との距離とを相違させ、接触抵抗発生板（23）と導
   電ランド（Ｄ）との接触タイミングと、スイッチ板（5
   0）と導電ランド(51)(52)との接触タイミングをずらし
   てあることを特徴とする請求項４記載の可変抵抗器。