JP2011210507A - 回転型電気部品 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｏリングによる摩擦力のバラツキを無くし、一定のトルクを安定して供給する。
【解決手段】回転体５の上面とそれに対向する軸受け部材３の裏面でＯリング１７を挟持するとともに回転体５の上面に同心円形状に複数の溝部５Ｃを形成し、押し潰されたＯリング１７が回転体５の上面に吸着しないように構成する。これによって、回転体５はＯリング１７との間で摩擦力を発生させながら円滑に回転し、一定のトルクを安定して供給でき良好な操作感触を得ることができる。
【選択図】図１８

Description

本発明は、例えば自動車のコントロールパネルに取り付けられ、エアコンの温度設定をするため等の用途に用いられる回転型電気部品に関する。

従来、回転型電気部品として例えば、特許文献1に開示されるプッシュスイッチ機構付きのエンコーダが知られている。該エンコーダは、絶縁ケースの上部に軸受部を組み合わせることで画成された収容室を備え、その収納室内には操作部材で回転操作可能な回転部材が配設されている。回転部材には導電パターンが埋設されており、絶縁ケースに配置された摺動子片と摺接することで信号が出力されるようになっている。
また、上記軸受部と回転部材との間にはその対向面でシリコーンゴム等の弾性のあるＯリングが挟み込まれており、回転時にトルクを作用させるようにしている。

特許３７２３７１４号

しかしながら、Ｏリングは組み付け誤差を考慮して所定の荷重をかけて組み付けられるため、軸受部又は回転部材の対向面に吸着してしまい摩擦抵抗が大きくなり過ぎ所定のトルクを得ることが難しいという問題があった。そこで、摩擦抵抗を小さくするためにＯリングとの対向面に潤滑剤を塗布することが考えられるがその場合には塗布量のばらつきやＯリングに潤滑剤が浸み込んで膨潤の影響等によってトルクがばらつき操作感触が安定しないという問題が発生する。
本発明は、この様な問題点を鑑みてなされたものであり、所定のトルクを得つつ操作感触のばらつき抑えることができる回転型電気部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、操作部材と、前記操作部材よって回転可能な回転体と、前記回転体を収納する収納部とを備え、前記回転体が回転することで電気信号が出力される回転型電気部品において、前記回転体と前記収納部とには互いに対向する対向面を有し、この互いの対向面が形成する隙間部分に弾性を有する環状のＯリングを配設して前記互いの対向面で弾接狭持するとともに、前記互いの対向面の少なくとも一方の対向面には前記Ｏリングとの弾接領域に複数の溝部を形成した構成に特徴を有する。

また、請求項２の発明は、前記複数の溝部は同心円状に形成されている構成に特徴を有する。

また、請求項３の発明は、前記Ｏリングを挟持する対向面は異なる材料で形成され、前記複数の溝部を形成した対向面と前記Ｏリングとの摩擦力が、前記複数の溝部を形成しない対向面と前記Ｏリングとの摩擦力より小さくなる構成に特徴を有する。

また、請求項４の発明は、前記収納部は絶縁ケースの上に軸受け部材を組み合わせて形成され、前記Ｏリングは前記回転体の上面と前記軸受け部材の内面で挟持されており、前記回転体の上面に前記複数の溝部が形成されている構成に特徴を有する。
また、請求項５の発明は、前記対向面で挟持されたＯリングと前記溝部の底面との間には僅かな隙間が形成されていることに特徴を有する。

本発明の回転型電気部品は、Ｏリングを挟持する対向面のうち少なくとも一方の対向面に同心円形状に複数の溝部を形成したので、Ｏリングが対向面に吸着して摩擦抵抗が大きくなってしまうことを抑止でき所定のトルクを安定して提供することができるという効果を奏する。また、潤滑剤を塗布する必要もないため、膨潤の影響等による操作感触のバラツキも防止できる。

本発明に係る回転型電気部品を示す分解斜視図である。 本発明に係る回転型電気部品全体を示す外観斜視図である。 本発明に係る回転型電気部品の内部を示す縦断面図である。 （ａ）は軸受け部材の上面側を示す斜視図、（ｂ）は該軸受け部材の底面側を示す斜視図である。 操作軸を示す斜視図である。 Ｏリングを示す斜視図である。 駆動体を示す斜視図である。 回転体の上面側を示す斜視図である。 該回転体の底面側を示す斜視図である。 コード板を示す斜視図である。 ゴムラバーを示す斜視図である。 固定接点及び該摺動接点を組み付けた絶縁ケースを示す斜視図である。 該絶縁ケースの上面側を示す斜視図である。 該固定接点と該摺動接点を示す上面図である。 可動接点部材を示す斜視図である。 取り付け板を示す斜視図である。 摘み取付部を示す斜視図である。 該Ｏリングを組み付けた状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る回転型電気部品は、例えば、自動車のエアコンの温度やオーディオの音量などの調整を行なうための回転型エンコーダとして好適に利用される。以下においては、本実施の形態に係る回転型電気部品をエンコーダに適用する場合について説明するが、本実施の形態に係る回転型電気部品が適用される対象についてはこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
図１は、本発明の一実施の形態に係る回転型電気部品としてのエンコーダの分解斜視図である。図２は、本実施の形態に係るエンコーダの外観を示す斜視図である。
また、以下においては、説明の便宜上、図３に示す様に押圧操作が行なわれていない状態を初期状態と呼びその状態における後述する操作部材２０の位置を初期位置とする。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態である回転型エンコーダは、操作部材２０と略直方体形状の本体３０とから構成される。
本体３０は絶縁ケース４の上部に軸受け部材３を組み合わせて構成され、内部に回転体収納部４Ｂを有する。絶縁ケース４は、例えば、樹脂材料で形成され、図１２、図１３に示すように上方側を開口した略扁平な直方体形状に形成されており、回転体収納部４Ｂの中央部分はさらに凹みゴムラバー収納部４Ａとなっている。
また、絶縁ケース４には、１対の固定接点部材１１、１２と３本の摺動接点部材１３、１４、１５が埋設されている。各固定接点部材１１、１２の一方の端部は図１２のように前記絶縁ケース４の右側外方へ突出した後、直角に折り曲げられて図示しない回路基板に半田付けされる端子部１１Ａ、１２Ａを形成し、他端部は前記ゴムラバー収納部４Ａの底面に一方が他方を囲むように露出して接触部１１Ｂ、１２Ｂを形成している。この接触部１１Ｂ、１２Ｂ間が後述する可動接点部材１６を介して導通、非導通となることでスイッチ手段が構成される。
各摺動接点部材１３、１４、１５の一方の端部は図１２のように前記絶縁ケース４の左側外方へ突出し、それぞれ回路基板と接続する端子部１３Ａ、１４Ａ、１５Ａを形成している。摺動接点部材１３、１５の他端部は前記回転体収納部４Ｂの底面においてそれぞれ図１２中上側と下側に露出して接触部１３Ｂ、１５Ｂを形成している。接触部１３Ｂ、１５Ｂの先端部分はそれぞれ二股に分割して形成されている。また、前記摺動接点部材１４の他端部は図１４に示すように根元部分から二股に分かれて形成され、前記回転体収納部４Ｂの底面において図１２中上側と下側に露出して接触部１４Ｂと１４Ｃを形成している。
ゴムラバー収納部４Ａ上には、図３に示すように、可動接点部材１６とゴムラバー９が配置されている。可動接点部材１６は、図１５に示すように、金属板材を打ち抜いて形成され
中央部分に片持ち梁状に当接部１６Ａが形成され、その周りに接続部１６Ｂが形成され、さらに接続部１６Ｂには位置決め部１６Ｃが突出形成されている。可動接点部材１６をゴムラバー収納部４Ａ上に配置した状態で接続部１６Ｂは上記固定接点部材１２の接触部１２Ｂに接触し、位置決め部１６Ｃは回転体収納部４Ｂ内に形成された位置決め溝４Ｃに嵌り、接続部１６Ｂと接触部１２Ｂとの接触状態が保持される。また、その状態で当接部１６Ａが押圧されると当接部１６Ａは撓んで固定接点部材１１の接触部１１Ｂに接触し、固定接点部材１１、１２間が導通状態となる。
ゴムラバー９は、ゴム材料で形成され、図１１のように概して円錐形状に形成されている。ゴムラバー９の頂部は平坦に形成され後述する駆動体６で押される当接部９Ａとなっている。また、その当接部９Ａの裏面側は押圧部９Ｂとなっており、当接部９Ａが押圧されると下方に弾性変形し押圧部９Ｂが可動接点部材１６の当接部１６Ａを押圧する。また、当接部９Ａへの押圧力が解除されると弾性力でもとの形状に戻るとともに後述する操作軸２を初期位置に戻す役割を果たす。

回転体収納部４Ｂ内には、回転体５が回転可能に配設されている。回転体５は、例えば、樹脂材料で形成され、図８及び図９に示すように概して中空の円盤状に形成されている。回転体５の裏面には、図９に示すように図１０のコード板１８が埋設されており、コード板１８は金属板材を打ち抜いて形成され開口部１８Ａと接点部１８Ｂが周方向に同一幅で交互に配置されている。また、開口部１８Ａには、例えば、樹脂材料が充填され、接点部１８Ｂと面一状態となっている。

コード板１８の内周部１８Ｃ上を上記摺動接点部材１４の接触部１４Ｂ、１４Ｃが摺接し、
開口部１８Ａ及び接点部１８Ｂの周上を上記摺動接点部材１３、１５の接触部１３Ｂ、１５Ｂが摺接するようになっている。摺動接点部材１３の接触部１３Ｂと摺動接点部材１５の接触部１５Ｂとの関係は、例えば、接触部１３Ｂが接点部１８Ｂに位置して摺動接点部材１４と摺動接点部材１３の間が導通状態にある領域で、接触部１５Ｂの接触位置が開口部１８Ａから接点部１８Ｂへと切り換って摺動接点部材１４と摺動接点部材１５の間が非導通状態から導通状態となるように構成されている。このように、摺動接点部材１３、１５の端子部１３Ａと端子部１５Ａからは位相の９０度異なる信号が出力される。

回転体５の中空部５Ａには、後述する駆動体６が配設される。中空部５Ａには駆動体係合部５Ｂが形成されており、駆動体６の突出部６Ｂが係合するようになっている。回転体５の板状部の上面には、同心円状に複数本の溝部５Ｃが等間隔で形成されている。
駆動体６は、例えば、樹脂材料で形成され、図７のように概して円筒形状をなし、内部に軸嵌合部６Ａが形成されている。軸嵌合部６Ａには後述する操作軸２の下端部が嵌り込み、操作軸２が下方へ押圧されると駆動体６は突出部６Ｂが駆動体係合部５Ｂに案内されて下方へ移動するようになっている。また、操作軸２を回転すると駆動体６も回転し突出部６Ｂを介して回転体５が回転するようになっている。

絶縁ケース４の上に組み合わされて内部に回転体収納部４Ｂを形成する軸受け部材３は、例えば、アルミダイキャストで形成され、概して図４のような円筒状に形成されている。軸受け部材３には小径円筒部３Ａと大径円筒部３Ｂが形成されており、小径円筒部３Ａには後述する操作軸２が挿通状態で嵌合され抜け止め用のリング１０で抜け止めされている。大径円筒部３Ｂには、図３に示すように回転体５の上部が駆動体６とともに嵌合し、操作軸２を回転すると回転体５は大径円筒部３Ｂの内壁面にガイドされて回転するようになっている。

軸受け部材３の下端部には回転体収納部４Ｂの天井部分をなす鍔部３Ｄが形成されている。鍔部３Ｄの裏面には環状の凹部３Ｃが形成されており、その凹部３Ｃには後述するＯリング１７が収納される。
Ｏリング１７は、シリコーンゴム材等の弾性体からなり、図６に示すように断面略円形のリング状に形成されている。Ｏリング１７は、上述したように鍔部３Ｄの裏面に形成した凹部３Ｃ内に収納されるが、各部材を組み付けた状態では、回転体５の上面に形成された複数の溝部５Ｃとこれに対向する鍔部３Ｄの裏面によって所定の荷重で弾接挟持され、図１９に示すように押し潰された状態となる。これによって、回転体５の上面である溝部５Ｃを形成した面とＯリング１７との間及び鍔部３Ｄの裏面とＯリング１７との間に摩擦力が発生することになる。摩擦力は、鍔部３Ｄの裏面とＯリング１７との間の摩擦力より回転体５の溝部５Ｃを形成した面とＯリング１７との間の摩擦力の方が小さくなるように設定されている。また、Ｏリング１７は溝部５Ｃの底面に密着するまで押し潰されてはなく、Ｏリング１７と回転体５の上面の溝部５Ｃとの間には僅かな隙間Ｓが形成さており、これによってＯリング１７が回転体５の上面に吸着してしまうことを防止している。
操作部材２０は、操作軸２と摘み取付部１とが一体化されて構成される。操作軸２は、例えば、金属製で図５に示すような円柱状に形成されている。前記操作軸２の下端部は先細の角柱に形成されて駆動体６の軸嵌合部６Ａに嵌り込む駆動体係止部２Ａとなっている。操作軸２の上端部は半円柱状に形成されて摘み取付部１が嵌まり込む係止部２Ｂとなっている。また、駆動体係止部２Ａのやや上方部分には抜け止め用のリング１０を嵌め込むための抜け止め凹部２Ｃが形成されており、軸受け部材３に操作軸２を挿通させた後、抜け止め凹部２Ｃにリング１０を嵌め込むことで操作軸２が小径円筒部３Ａの下縁部に抜け止めされる。

摘み取付部１は、例えば樹脂材料で成形され、概して円筒形状をしている。図１７に示すように摘み取付部１の外周は断面三角形状の複数の縦溝が成形されて滑り止め部１Ａとなっており、この滑り止め部１Ａに図示しない操作摘みが嵌り込み操作部材２０が操作されるようになっている。

また、絶縁ケース４と軸受け部材３を組み付けるためにスペーサ７と取り付け板８が設けられている。スペーサ７は、絶縁ケース４の下方に配置され取り付け板８は軸受け部材３の上方に配置される。取り付け板８は、金属板を打ち抜いて形成され、図１６に示すように、軸受け部材３の大径円筒部３Ｂを挿通させるための開口部８Ａと左右両側にそれぞれ一対の折り曲げ部８Ｂとスナップ部８Ｃが形成されている。スペーサ７を絶縁ケース４の下方に配置した後、取り付け板８を軸受け部材３の上方に大径円筒部３Ｂが開口部８Ａを挿通させるようにして配置し、各折り曲げ部８Ｂを内側へ折り曲げることで絶縁ケース４と軸受け部材３がスペーサ７と取り付け板８で挟み付けられて固定される。スナップ部８Ｃは本実施形態の回転型エンコーダを回路基板に実装する際に、図示しない回路基板の取付孔に圧入されて回転型エンコーダを所定の位置へ位置決めするとともに抜け止めする役目を果たす。

次に、本一実施形態の作用について説明する。摘み取付部１に嵌め込まれた図示しない操作摘みを摘んで所定の方向へ回転させると摘み取付部１及び駆動部材６等を介して回転力は回転体５に伝達される。従って、操作部材２０の回転方向に沿って回転体５が回転する。回転体５が回転すると摺動接点部材１４の接触部１４Ｂ、１４Ｃがコード板１８の内周部１８Ｃ上を摺動しつつ、摺動接点部材１３、１５の接触部１３Ｂ、１５Ｂがそれぞれコード板１８の開口部１８Ａ上と接点部１８Ｂ上を交互に摺動する。これによって、端子部１４Ａと端子部１３Ａとの間及び端子部１４Ａと端子部１５Ａとの間がそれぞれ交互に導通、非導通となり、端子部１３Ａと端子部１５Ａから位相が９０度ずれた矩形状のパルス信号が出力される。

上述したように、Ｏリング１７は、絶縁ケース４と軸受け部材３がスペーサ７と取り付け板８で挟み付け固定されることにより、所定の荷重で押し潰されている。このため、回転体５が回転すると回転体５の上面である複数の溝部５Ｃを形成した面とＯリング１７との間及び鍔部３Ｄの裏面とＯリング１７との間には摩擦力が作用し、しかも、回転体５の複数の溝部５Ｃを形成した面とＯリング１７との間の摩擦力が鍔部３Ｄの裏面とＯリング１７との間の摩擦力より小さくなるように設定されている。そのため、回転体５の回転に対して一定のトルクが作用することになり、操作部材２０を操作する操作者は一定の重さ（負荷）を感じる。この時、回転体５のＯリング１７との接触部分には複数の溝部５Ｃが形成されるとともにＯリング１７と各溝部５Ｃの底面との間には僅かな隙間Ｓが形成されているため回転体５は回転体５にＯリング１７が吸着してしまうことなく摩擦力を生じながら円滑に回転する。即ち、摩擦抵抗が急に変化してごつごつと当たる感じはなく、回転体５は一定のトルクが作用しながら安定して回転する。

上述したように、本構成によれば、Ｏリング１７を挟持する回転体５の上面に同心円形状に複数の溝部５Ｃを形成するとともに押し潰されたＯリング１７との間に僅かな隙間を形成したので、Ｏリング１７が回転体５の上面に吸着して摩擦抵抗が急に大きくなってしまうことを抑止でき、回転体５を一定のトルクで安定して回転させることができる。
また、Ｏリング１７に潤滑剤を塗布しないため、膨潤の影響等による操作感触のバラツキも防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
（１）上記実施形態は回転型エンコーダに関るものであったが、回転型エンコーダではなく、可変抵抗器や磁気センサ等に関る構成であってもよい。
（２）上記実施形態では回転体５の上面に複数の溝部５Ｃを形成したが、回転体５の上面とは対向する側である軸受け部材３の鍔部３Ｄの裏面に複数の溝部を形成するようにしてもよい。
（３）上記実施形態では、押し潰されたＯリング１７が溝部５Ｃの底面に密着しないように僅かな隙間が形成される状態になっていたが、Ｏリング１７が回転体５の上面に吸着しない程度に溝部５Ｃの底面に接触するものであってもよい。
（４）上記実施形態では、溝部５Ｃは同心円形状に４本形成されていたが、４本に限らず何本でもよく、また、全周に連続して形成されていなくてもよい。

（５）上記実施形態では、回転体５の上面側が樹脂材からなり、その対向面である軸受け部材３側はアルミダイキャストで形成されていたが、両方とも樹脂材であってもよく、また、その他の材料であってもよい。
（６）上記実施形態では、Ｏリング１７は断面円形状であったが、Ｏリング１７は断面楕円形状や方形状のものであってもよい。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

１ 摘み取付部
１Ａ 滑り止め部
２ 操作軸
２Ａ 駆動体係止部
２Ｂ 係止部
２Ｃ 抜け止め凹部
３ 軸受け部材
３Ａ 小径円筒部
３Ｂ 大径円筒部
３Ｃ 凹部
３Ｄ 鍔部
４ 絶縁ケース
４Ａ ゴムラバー収納部
４Ｂ 回転体収納部
４Ｃ 位置決め溝
５ 回転体
５Ａ 中空部
５Ｂ 駆動体係合部
５Ｃ 溝部
６ 駆動体
６Ａ 軸嵌合部
６Ｂ 突出部
７ スペーサ
８ 取り付け板
８Ａ 開口部
８Ｂ 折り曲げ部
８Ｃ スナップ部
９ ゴムラバー
９Ａ 当接部
９Ｂ 押圧部
１０ 抜け止め用リング
１１ 固定接点部材
１１Ａ 端子部
１１Ｂ 接触部
１２ 固定接点部材
１２Ａ 端子部
１２Ｂ 接触部
１３ 摺動接点部材
１３Ａ 端子部
１３Ｂ 接触部
１４ 摺動接点部材
１４Ａ 端子部
１４Ｂ 接触部
１４Ｃ 接触部
１５ 摺動接点部材
１５Ａ 端子部
１５Ｂ 接触部
１６ 可動接点部材
１６Ａ 当接部
１６Ｂ 接続部
１６Ｃ 位置決め部
１７ Ｏリング
１８ コード板
１８Ａ 開口部
１８Ｂ 接点部
１８Ｃ 内周部
２０ 操作部材
３０ 本体

Claims (5)

1. 操作部材と、前記操作部材によって回転可能な回転体と、前記回転体を収納する収納部とを備え、前記回転体が回転することで電気信号が出力される回転型電気部品において、
   前記回転体と前記収納部とには互いに対向する対向面を有し、この互いの対向面が形成する隙間部分に弾性を有する環状のＯリングを配設して前記互いの対向面で弾接狭持するとともに、前記互いの対向面の少なくとも一方の対向面には前記Ｏリングとの弾接領域に複数の溝部を形成したことを特徴とする回転型電気部品。
2. 前記複数の溝部は同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転型電気部品。
3. 前記Ｏリングを挟持する対向面は異なる材料で形成され、前記複数の溝部を形成した対向面と前記Ｏリングとの摩擦力が、前記複数の溝部を形成しない対向面と前記Ｏリングとの摩擦力より小さくなることを特徴とする請求項１又は２記載の回転型電気部品。
4. 前記収納部は絶縁ケースの上に軸受け部材を組み合わせて形成され、前記Ｏリングは前記回転体の上面と前記軸受け部材の内面で挟持されており、前記回転体の上面に前記複数の溝部が形成されてい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回転型電気部品。
5. 前記対向面で挟持されたＯリングと前記溝部の底面との間には僅かな隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転型電気部品。