JP2005243687A - 回転型可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】 抵抗体等の導電パターンが設けられた基盤等がリング状の中空状に形成されていても全抵抗値を小さくすることができる回転形可変抵抗器を提供する。
【解決手段】 ハウジング１と、ハウジング１に回転可能に設けられた回転部材６と、一面側に導電パターン４を有しハウジング１と回転部材６のいずれか一方に設けられた環状の基盤２と、ハウジング１と回転部材６のいずれか他方に設けられ、導電パターン４と相対的に摺動可能な摺動子７とを備え、導電パターン４は、カーボンを含有する高抵抗体部４ｂと、高抵抗体部４ｂよりも比抵抗の小さい低抵抗体部４ｃとからなり、導電パターン４と摺動子７が摺動する摺動方向に沿って高抵抗体部４ｂと低抵抗体部４ｃとを交互に繰り返して形成した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転型可変抵抗器に係り、特に、車載用の電子機器等の各種コントロールに使用される回転型可変抵抗器の構造に関する。

従来の回転型可変抵抗器やエンコーダ等の回転型電気部品の構造としては、中空状の支持部を有し、基部に複数の接触片（摺動子）が埋設されたケースと、同じく中空状の軸部を有し、ケースに回転可能に保持されると共に、回転体に導電パターンが形成された軸部材（回転部材）と、ケースの上部を覆う取付板（カバー部材）とからなる構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来の回転型電気部品の構造を図に基づいて説明する。
図６は従来の回転型電気部品の断面図、図７は回転型電気部品の分解斜視図である。

図において、合成樹脂の成型品からなるケース２１は、リング状の凹部２１ａを有する矩形状の基部２１ｂと、基部２１ｂの中央部から直立し、中心部に貫通孔２１ｃを有する円筒状の支持部２１ｄとを有し、このケース２１の基部２１ｂには、端子と一体となった複数個の接触片２２が埋設されて取り付けられている。

合成樹脂の成型品からなる軸部材２３は、中央部に貫通孔２３ａを有する軸部２３ｂと、軸部２３ｂの下端部に設けられたリング状の回転体２３ｃとを有し、軸部２３ｂと回転体２３ｃとが成型によって一体に形成されると共に、軸部２３ｂは、全体が略同径のストレートな円筒状で形成されている。そして、回転体２３ｃの下面には、抵抗体やコードパターンからなる導電パターン２４が形成され、導電パターン２４を設けた軸部材２３は、貫通孔２３ａに支持部２１ｄを挿通し、回転体２３ｃが凹部２１ａ内に収納されて、ケース２１に回転可能に取り付けられている。

金属板からなる取付板２５は、孔２５ａを有する平板部２５ｂと、平板部２５ｂから直角に折り曲げられた一対の脚部２５ｃと、平板部２５ｂから直角に折り曲げられた複数個の取付部２５ｄとを有し、この取付板２５は、孔２５ａには前方先端部から軸部２３ｂと支持部２１ｄとを挿通して、平板部２５ｂで回転体２３ｃの一面を覆い、脚部２５ｃの先端部をケース２１の下面側に折り曲げして、ケース２１と軸部材２３とを取り付け、この取付板２５が取付具と筺体の機能を備えたものとなっている。

このような構成によって回転型電気部品が構成され、軸部材２３の軸部２３ｂを回転すると、回転体２３ｃと導電パターン２４が回転すると共に、導電パターン２４に接触片２２が摺接して、出力信号を発生するようになっている。

また、このような回転型電気部品は、プリント基板（図示せず）に取り付けられ、図６に示すように、ケース２１の貫通孔２１ｃ内に位置するプリント基板に押しボタンスイッチ２６が配置されて使用されるようになっている。そして、ケース２１の支持部２１ｄと、軸部材２３の軸部２３ｂとを円筒状にすることによって、その中央の空間部に別の電気部品を配置可能としたスペースファクターの良い回転型電気部品が得られるものである。

特開平１１−１７６２８７号公報

しかしながら、上述した従来の回転型電気部品においては、軸部材の下端部に設けられ、導電パターンが形成された回転体は、リング状に形成されており、中央部に大きな貫通孔を有する中空状に形成されているため、抵抗体のパターンを幅広状に太く形成することができず、細長い抵抗体パターンとなるので、電圧出力をＣＰＵのＡ／Ｄで読み込むために、全抵抗値を例えば１０ｋΩ程度と小さくすることが困難であった。また、全抵抗値を小さくするために、低抵抗インクを使用した場合には、インク中のカーボンの含有量が増加するため、抵抗体がもろくなってしまい、削れ等により摺動寿命性が悪くなるという問題があった。

したがって、本発明では上述した問題点を解決し、抵抗体等の導電パターンが設けられた基盤等がリング状の中空状に形成されていても全抵抗値を小さくすることができる回転形可変抵抗器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では第１の解決手段として、ハウジングと、このハウジングに回転可能に設けられた回転部材と、一面側に導電パターンを有し前記ハウジングと前記回転部材のいずれか一方に設けられた環状の基盤と、前記ハウジングと前記回転部材のいずれか他方に設けられ、前記導電パターンと相対的に摺動可能な摺動子とを備え、前記導電パターンは、カーボンを含有する高抵抗体部と、この高抵抗体部よりも比抵抗の小さい低抵抗体部とからなり、前記導電パターンと前記摺動子が摺動する摺動方向に沿って前記高抵抗体部と前記低抵抗体部とを交互に繰り返して形成した構成とした。

また、第２の解決手段として、前記高抵抗体部は、バインダ樹脂中にカーボンブラックとグラファイトが分散されたものである構成とした。
また、第３の解決手段として、前記低抵抗体部は、銀層とこの銀層を覆うカーボン層からなり、前記カーボン層と前記高抵抗体部とを同一材料で形成した構成とした。

また、第４の解決手段として、前記導電パターンは、円弧状に形成され、前記導電パターンは、前記高抵抗体部を合算した領域よりも前記低抵抗体部を合算した領域の方が大きくなるように形成した構成とした。
また、第５の解決手段として、前記回転部材を所定の位置に保持するクリック機構を備え、前記導電パターンの低抵抗体部に前記摺動子が接触している時に、前記回転部材が前記クリック機構により保持されて前記導電パターンと前記摺動子の位置関係を安定状態に保つようにした構成とした。

上述したように、本発明の回転型可変抵抗器は、ハウジングと、ハウジングに回転可能に設けられた回転部材と、一面側に導電パターンを有しハウジングと回転部材のいずれか一方に設けられた環状の基盤と、ハウジングと回転部材のいずれか他方に設けられ、導電パターンと相対的に摺動可能な摺動子とを備え、導電パターンは、カーボンを含有する高抵抗体部と、高抵抗体部よりも比抵抗の小さい低抵抗体部とからなり、導電パターンと摺動子が摺動する摺動方向に沿って高抵抗体部と低抵抗体部とを交互に繰り返して形成したことから、導電パターンの摺動方向にそって高抵抗体部の間に所定の間隔をおいて低抵抗体部を設けるようにしたので、導電パターンの全抵抗値を小さくすることができる。

また、高抵抗体部は、バインダ樹脂中にカーボンブラックとグラファイトが分散されたものであることから、グラファイトが含まれているので、より全抵抗値を抑えることができる。
また、低抵抗体部は、銀層と銀層を覆うカーボン層からなり、カーボン層と高抵抗体部とを同一材料で形成したことから、高抵抗体部の形成と、銀層を覆うカーボン層の形成を同一工程で行なうことができるので、生産性の向上が図れる。

また、導電パターンは、円弧状に形成され、導電パターンは、高抵抗体部を合算した領域よりも低抵抗体部を合算した領域の方が大きくなるように形成したことから、低抵抗体部の領域の方が、高抵抗体部の領域よりも大きいので、導電パターンの全抵抗値を、より抑えることができる。
また、回転部材を所定の位置に保持するクリック機構を備え、導電パターンの低抵抗体部に摺動子が接触している時に、回転部材がクリック機構により保持されて導電パターンと摺動子の位置関係を安定状態に保つようにしたことから、低抵抗体部に摺動子が接触している時には、クリック機構により、その状態が安定的に保たれるので、クリック位置では、大きな出力の変化がなく、安定した出力が得られる。

以下、本発明の回転型可変抵抗器の実施形態を図１乃至図５に示す。図１は本発明の回転型可変抵抗器の分解斜視図、図２は回転型可変抵抗器の平面図、図３は回転型可変抵抗器の正面図、図４は回転型可変抵抗器の側断面図、図５は基盤及び導電パターンを示す平面図である。

図１乃至図４において、ハウジング１は合成樹脂等の絶縁材からなり、略円形の基台部１ａと、この基台部１ａの中央に突出した円筒軸１ｂとを有している。前記基台部１ａは、前面（図４では上面）が開口された箱型に形成され、内部に凹状の収納部１ｃを有している。また、収納部１ｃで前記円筒軸１ｂと対向する内壁部の図１における上下位置には、後述する基盤２の突起部２ｂ、２ｃと係合する一対の係合凹部１ｄ、１ｅが設けられており、また、前記係合凹部１ｅの内底面の一端側には、基盤２の接続端子５をハウジング１の底面側へ導出させる端子穴１ｆが設けられている。

また、前記基台部１ａの外側部には、外方へ突出した複数の脚部１ｇと、複数の凹溝部１ｈが設けられており、この凹溝部１ｈに後述するカバー部材８の係止片８ｂが係合されてハウジング１にカバー部材８が取り付けられるものとなっている。また、前記円筒軸１ｂは中空状に形成され、中央に大きな貫通孔１ｉを有している。この貫通孔１ｉの内壁には、図４における上下方向に複数のガイド溝１ｊが設けられており、このガイド溝１ｊに、図示しない電子機器などの操作つまみが昇降可能に取り付けられて、これも図示しない中空内のプリント基板上に実装された押釦スイッチ等を操作するものとなっている。

このように、前記ハウジング１の中央に大きな貫通孔１ｉを設け、円筒軸１ｂを中空状にすることによって、その中央の空間部に別の電気部品を配置可能としているので、プリント基板などに実装して使用される場合には、スペースファクターの良い回転型可変抵抗器が得られるものとなっている。

基盤２は、フェノール樹脂等の樹脂積層板からなり、中央に大きな開口部２ａを有する円環状に形成されている。また、基盤２の図１における上下位置には、外方へ突出する一対の突起部２ｂ、２ｃが設けられており、この突起部２ｂ、２ｃが前記ハウジング１の収納部１ｃ内に設けられた一対の前記係合凹部１ｄ、１ｅと係合され、基盤２が収納部１ｃ内に位置決めされるものとなっている。

また、前記基盤２の一面側（前面側）には、銀等の導電性の材料で円環状に形成された集電体としてのコモンパターン３と、カーボン等の導電性の材料でコモンパターン３の外周に沿って円弧状に形成された抵抗体としての導電パターン４が設けられている。また、前記突起部２ｃの中央には、前記コモンパターン３から導出する電極部３ａが設けられており、この電極部３ａを挟んで両側には、前記導電パターン４の両端部からそれぞれ導出する一対の電極部４ａ、４ａが設けられている。

また、電極部３ａ、４ａ、４ａには、接続端子５が固着されており、これらの接続端子５が、前記収納部１ｃの内底面の一端側に設けられた前記端子穴１ｆから外方へ導出されている。そして、これらの接続端子５が、図示しない電子機器のプリント基板上の配線パターンと接続されて電気信号が出力されるものとなる。

また、前記コモンパターン３は、銀層等の導電性の材料で円環状に連続して形成されている。また、前記導電パターン４は、図５に示すように、カーボンを含む高抵抗体部４ｂ（ハッチング部）と、この高抵抗体部４ｂよりも比抵抗の小さい低抵抗体部４ｃとが交互に繰り返して形成されている。前記高抵抗体部４ｂは、バインダ樹脂中にカーボンブラックと、抵抗値を下げる効果があるグラファイトとを分散して形成されている。このグラファイトを含ませることで、より全抵抗値を抑えることができるものとなっている。

また、前記低抵抗体部４ｃは、銀層とこの銀層を覆うカーボン層から形成されている。尚、本実施例では、前記カーボン層は、前記高抵抗体部４ｂを構成している材料と同一材料で形成するようにしており、このため、前記高抵抗体部４ｂの形成と、前記低抵抗体部４ｃの銀層を覆うカーボン層の形成を同一工程で行なうことができるので、生産性の向上が図れるものとなっている。尚、コモンパターン３も前記低抵抗体部４ｃと同一材料にて同一構成、すなわち、銀層とこの銀層を覆うカーボン層の２層構造となっている。

また、前記導電パターン４は、円弧状に形成されており、この導電パターン４上を後述する回転部材６に固着された摺動子７が摺動するものとなっているが、前記導電パターン４は、前記高抵抗体部４ｂを合算した領域（合算角度）よりも、前記低抵抗体部４ｃを合算した領域（合算角度）の方が大きくなるように形成されている。この場合、前記電極部４ａ、４ａに接続された両端部も前記導電パターン４の一部を構成しており、前記低抵抗体部４ｃの領域に含まれるものとなっている。尚、本実施例では、個々の高抵抗体部４ｂの周方向における長さよりも低抵抗体部４ｃの周方向における長さを長くしており、実際に摺動子７が導電パターン４と摺動する摺動領域も、前記高抵抗体部４ｂを合算した摺動領域よりも、前記低抵抗体部４ｃを合算した摺動領域の方が大きくなるように形成されている。

このように、前記低抵抗体部４ｃの合算領域の方が、前記高抵抗体部４ｂの合算領域よりも大きくなるように形成されているので、前記導電パターン４の全抵抗値を、より小さく抑えることが可能となっている。

回転部材６は、合成樹脂などの絶縁材で形成されており、円環状の回転板６ａと、この回転板６ａの中央に円筒状に突出された回転軸６ｂとを有している。前記回転板６ａの下面側には、前記基盤２のコモンパターン３及び導電パターン４と弾性を持って当接すると共に、回転部材６の回転に伴ってコモンパターン３及び導電パターン４上を摺動する導電性の金属板からなる摺動子７が固着されている。また、前記回転板６ａの上面側には、円環状に連続した凹凸部からなるクリックカム部６ｃが設けられている。

また、前記回転軸６ｂは、中空状に形成され、中央に大きな係合孔６ｄが設けられている。また、前記回転軸６ｂには、外側部の上面側に外方へ突出する複数の爪部６ｅが設けられており、また、中央から下面側の上下方向に沿って外方へ突出するガイド突部６ｆが設けられている。

前記回転部材６は、前記ハウジング１の円筒軸１ｂに前記回転軸６ｂの係合孔６ｄが係合されて、前記回転板６ａが前記収納部１ｃ内に回転可能に収納されるものとなっている。この時、前記回転板６ａの下面側に固着された前記摺動子７が、前記収納部１ｃ内に位置決めされた前記基盤２のコモンパターン３及び導電パターン４と当接して摺動されるものとなる。そして、前記回転軸６ｂの爪部６ｅ及びガイド突部６ｆに、図示しない電子機器等の操作つまみが係合されて、この操作つまみの回転操作に伴って、前記回転部材６が回転操作されるものとなっている。

カバー部材８は、薄板の金属板を打ち抜き折り曲げて形成されており、円環状の蓋部８ａと、この蓋部８ａから下方へ垂下された複数の係止片８ｂと、一対の対向して設けられたスナップ片８ｃと、これとは異なる方向に対向して設けられた一対のガイド片８ｄとを有している。また、前記蓋部８ａには後述するクリック板９を固着する突状の固着部８ｅが設けられている。

前記カバー部材８は、前記ハウジング１の外側部に設けられた複数の前記凹溝部１ｈに、複数の前記係止片８ｂが係合されてその先端がかしめられることにより、前記収納部１ｃの開口部を覆うように前記ハウジング１に取り付けられるものとなっている。また、一対の前記ガイド片８ｄは前記基盤２の突起部２ｂ、２ｃを押えた状態で前記収納部１ｃの係合凹部１ｄ、１ｅ内に係合されて、確実に基盤２を挟持すると共に、位置決めされるものとなっている。
尚、一対の前記スナップ片８ｃは、ハウジング１の外側面から底面の下方へ延出されて、図示しない電子機器等のプリント基板の取り付け穴とスナップ係合されるものとなっている。この時、必要に応じて、前記ハウジング１の複数の前記脚部１ｇを、ネジなどで固定するようにすれば確実に固定できるものとなる。

クリック板９は、弾性を有する薄板の金属板などで弓状に形成されており、両端側には、前記カバー部材８の固着部８ｅに係合する係合孔９ａが設けられ、その中央には、下方へ突出する突部９ｂが設けられている。前記回転部材６が回転操作された際には、この突部９ｂが、前記回転部材６の回転板６ａ上面に形成された凹凸状のクリックカム部６ｃと摺接してクリック感が得られるものとなっている。

この場合、前記突部９ｂが、前記クリックカム部６ｃの凹部に位置した時、前記回転部材６はその位置で安定状態が保たれており、この安定状態の時に、前記摺動子７が前記導電パターン４の低抵抗体部４ｃと接触された状態となっている。
このように、前記低抵抗体部４ｃに前記摺動子７が接触している時に、前記クリック板９と前記クリックカム部６ｃとからなるクリック機構によって、その状態が安定的に保たれるので、安定状態であるクリックの停止位置（凹部位置）では、大きな出力の変化が無く、安定した出力が得られるものとなっている。

尚、上記実施例においては、前記ハウジング１の収納部１ｃに、前記導電パターン４が設けられた前記基盤２を収納して位置決めし、前記回転部材６に導電パターン４と摺動する前記摺動子７を固着した構成としたが、本発明はこれに限らず、前記ハウジング１の収納部１ｃに、摺動子７を固着し、導電パターン４が設けられた基盤２を前記回転部材６に固着するようにしても良い。
また、前記基盤２は、フェノール樹脂等の樹脂積層板で形成するようにしたが、ＦＰＣや合成樹脂等の絶縁材で円環状に形成するようにして、これにコモンパターン３及び導電パターン４を形成するようにしても良い。更に、ハウジング１と、基盤２とを一体に形成して、基盤２の機能を備えたハウジングに導電パターンが設けられているものとしても良い。
また、上記実施例では、ハウジング１として、収納部１ｃを有する一部材で構成したもので説明したが、ハウジングを板状部材と枠状部材の二部材で構成するようにしても良く、この場合には、板状部材に基盤２の機能を持たせて、板状部材に導電パターンを形成することもできる。

上記した本発明の実施例によれば、一面側に導電パターン４を有する環状の基盤２と、この導電パターン４と相対的に摺動可能な摺動子７とを備え、前記導電パターン４は、カーボンを含有する高抵抗体部４ｂと、この高抵抗体部４ｂよりも比抵抗の小さい低抵抗体部４ｃとから形成して、前記導電パターン４と前記摺動子７が摺動する摺動方向に沿って、この高抵抗体部４ｂと低抵抗体部４ｃとを交互に繰り返して形成するようにしたことから、前記導電パターン４の摺動方向にそって、前記高抵抗体部４ｂの間に所定の間隔をおいて、前記低抵抗体部４ｃを設けるようにしたので、前記導電パターン４の全抵抗値を小さくすることができるものとなっている。

したがって、上記実施例のような中央に大きな開口部２ａを有するリング状（円環状）の前記基盤２であって、前記導電体パターン４（抵抗体）の幅を太くすることができない場合においても、導電パターン４（抵抗体）の全抵抗値を、例えば、１０ｋΩ程度に小さくすることが可能となっている。

本発明の回転型可変抵抗器を示す分解斜視図である。 本発明の回転型可変抵抗器を示す平面図である。 本発明の回転型可変抵抗器を示す正面図である。 本発明の回転型可変抵抗器を示す側断面図である。 本発明の基盤及び導電パターンを示す平面図である。 従来の回転型電気部品を示す断面図である。 従来の回転型電気部品を示す分解斜視図である。

符号の説明

１：ハウジング
１ａ：基台部
１ｂ：円筒軸
１ｃ：収納部
１ｄ：係合凹部
１ｅ：係合凹部
１ｆ：端子穴
１ｇ：脚部
１ｈ：凹溝部
１ｉ：貫通孔
１ｊ：ガイド溝
２：基盤
２ａ：開口部
２ｂ：突起部
２ｃ：突起部
３：コモンパターン
３ａ：電極部
４：導電パターン
４ａ：電極部
４ｂ：高抵抗体部
４ｃ：低抵抗体部
５：接続端子
６：回転部材
６ａ：回転板
６ｂ：回転軸
６ｃ：クリックカム部
６ｄ：係合孔
６ｅ：爪部
６ｆ：ガイド突部
７：摺動子
８：カバー部材
８ａ：蓋部
８ｂ：係止片
８ｃ：スナップ片
８ｄ：ガイド片
８ｅ：固着部
９：クリック板
９ａ：係合孔
９ｂ：突部

Claims (5)

1. ハウジングと、このハウジングに回転可能に設けられた回転部材と、一面側に導電パターンを有し前記ハウジングと前記回転部材のいずれか一方に設けられた環状の基盤と、前記ハウジングと前記回転部材のいずれか他方に設けられ、前記導電パターンと相対的に摺動可能な摺動子とを備え、前記導電パターンは、カーボンを含有する高抵抗体部と、この高抵抗体部よりも比抵抗の小さい低抵抗体部とからなり、前記導電パターンと前記摺動子が摺動する摺動方向に沿って前記高抵抗体部と前記低抵抗体部とを交互に繰り返して形成したことを特徴とする回転型可変抵抗器。
2. 前記高抵抗体部は、バインダ樹脂中にカーボンブラックとグラファイトが分散されたものであることを特徴とする請求項１記載の回転型可変抵抗器。
3. 前記低抵抗体部は、銀層とこの銀層を覆うカーボン層からなり、前記カーボン層と前記高抵抗体部とを同一材料で形成したことを特徴とする請求項１、又は２記載の回転型可変抵抗器。
4. 前記導電パターンは、円弧状に形成され、前記導電パターンは、前記高抵抗体部を合算した領域よりも前記低抵抗体部を合算した領域の方が大きくなるように形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転型可変抵抗器。
5. 前記回転部材を所定の位置に保持するクリック機構を備え、前記導電パターンの低抵抗体部に前記摺動子が接触している時に、前記回転部材が前記クリック機構により保持されて前記導電パターンと前記摺動子の位置関係を安定状態に保つようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回転型可変抵抗器。
   

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