JP2021103721A - 可変抵抗装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シャフトを手で操作する際、一定のトルクで滑らかに回転操作可能な可変抵抗装置を提供する。【解決手段】可変抵抗器3に回転可能に接続されたシャフト4と、モータ5に接続されて、モータ5の駆動力に応じた回転力をシャフト4に伝達するギヤ6と、ギヤ6の表面をシャフト4に対して切り離し可能に所定の連結力で連結する連結部8と、所定の連結力より大きく且つギヤ6の回転力より小さな抑止力でギヤ6の回転を抑止する抑止部9とを備える。【選択図】図1

Description

本開示は、可変抵抗装置に関する。
従来から、例えば音響機器などにおいて音量を調節するために可変抵抗装置が用いられている。この可変抵抗装置は、一般的に、操作者がツマミを回転させて音量を調節するだけでなく、遠隔操作によりモータを駆動させて音量を調節できるように形成されている。
例えば、特許文献1には、ツマミに接続されたシャフトと遠隔操作で駆動されるモータとを複数のギヤを介して接続した電子機器が開示されている。この電子機器は、モータが駆動されたときにはギヤを介してシャフトを回転させる一方、シャフトを回転させたときにはシャフトが空転してギヤが回転しないように構成されている。
実開平4−111267号公報
しかしながら、特許文献1の電子機器は、シャフトがギヤの歯に直接的に連結されるため、操作者がシャフトを回転させた場合に、ギヤの歯の嵌合遊びによるバックラッシュが発生し、一定のトルクで滑らかにシャフトを回転操作することが困難であった。
本開示は、シャフトを手で操作する際、一定のトルクで滑らかに回転操作可能な可変抵抗装置を提供することを目的とする。
本開示に係る可変抵抗装置は、可変抵抗器に回転可能に接続されたシャフトと、モータに接続されて、モータの駆動力に応じた回転力をシャフトに伝達するギヤと、ギヤの表面をシャフトに対して切り離し可能に所定の連結力で連結する連結部と、所定の連結力より大きく且つギヤの回転力より小さな抑止力でギヤの回転を抑止する抑止部とを備えるものである。
本開示によれば、シャフトを手で操作する際、一定のトルクで滑らかに回転操作可能となる。
本開示の実施の形態1に係る可変抵抗装置の構成を示す図である。 連結部の構成を示す図である。 実施の形態2に係る可変抵抗装置の構成を示す図である。
以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1(a)および(b)に、本開示の実施の形態1に係る可変抵抗装置の構成を示す。可変抵抗装置は、筐体1と、ギヤ支持部2と、可変抵抗器3と、シャフト4と、モータ5と、2つのギヤ6および7と、連結部8と、抑止部9とを有する。
筐体1は、可変抵抗装置の各部を支持するもので、ベース1aと、取付板1bとを有する。ベース1aは、可変抵抗装置の各部を下側から支持するもので、平板形状を有する。取付板1bは、板形状を有し、可変抵抗装置の側壁を形成するようにベース1a上に立設されている。
ギヤ支持部2は、2つのギヤ6および7を回転可能に支持するもので、取付板1bに対向して配置されている。ギヤ支持部2には、ギヤ6の軸部を回転可能に支持する支持孔2aが形成されると共に、ギヤ7の軸部を回転可能に支持する支持孔2bが形成されている。
可変抵抗器3は、シャフト4の回転に応じて抵抗値を変更可能に設けられたもので、取付板1bに取り付けられている。具体的には、抵抗器本体が取付板1bの外側面に配置され、抵抗器本体の取付ネジ3aとシャフト3cが取付板1bを貫通して筐体1の内側に延びるように配置されている。可変抵抗器3は、ナット3bにて取付板1bに固定される。
シャフト4は、可変抵抗器3の抵抗値を調節するためのもので、シャフト本体4aと、連結用対向部4bと、固定部4cとを有する。
シャフト本体4aは、筐体1の外側からギヤ支持部2の支持孔2aを介して筐体1の内側に延びる細長い円柱形状を有し、基端部が図示しないツマミに固定されると共に先端部が連結用対向部4bに一体に接続されている。シャフト本体4aとギヤ支持部2との間には軸受部10が配置されており、シャフト本体4aは軸受部10に回転可能に支持されている。
連結用対向部4bは、シャフト本体4aから径方向に拡がる円板形状を有し、その表面がギヤ6に対向するように配置されている。
固定部4cは、連結用対向部4bに対してシャフト本体4aの反対側に配置され、連結用対向部4bに一体に接続されている。また、固定部4cは、可変抵抗器3のシャフト3cを囲む円筒形状に形成され、その内側でシャフト3cを固定している。固定部4cでは、例えば、六角穴付止めネジにてシャフト3cを固定している。
モータ5は、減速機が内蔵された、いわゆるギヤードモータであり、その駆動力を減速して出力するものである。モータ5は、可変抵抗器3に隣接して取付板1bの外側面に配置され、モータ5の出力軸が取付板1bを貫通して筐体1の内側に延びるように配置されている。
ギヤ6および7は、ギヤ支持部2と取付板1bとの間においてシャフト4と直交する方向に並んで配置されている。ギヤ6および7は、モータ5の出力軸に接続されて、モータ5の駆動力に応じた回転力、すなわちトルクをシャフト4に伝達するものである。ギヤ6および7は、円板形状を有し、その外周面に中心軸と平行に切られた歯が形成された、いわゆる平歯車である。
ギヤ7は、モータ5の駆動力に応じた回転力をギヤ6に伝達するもので、モータ5の出力軸とギヤ6の間に互いに噛み合うように配置されている。
ギヤ6は、ギヤ7から伝達された回転力をシャフト4に伝達するもので、シャフト本体4aより大きな径を有し、シャフト本体4aと同軸上に中心軸が位置するように配置されている。すなわち、ギヤ6には、中心軸を通る挿入孔6aが形成され、その挿入孔6aにシャフト本体4aが挿入されている。ここで、ギヤ6は、表面6cがギヤ支持部2に対向すると共に表面6dがシャフト4の連結用対向部4bに対向するように配置されている。また、ギヤ6は、ギヤ支持部2の支持孔2a内に突出する軸部6bを有する。軸部6bは、挿入孔6aが形成された筒形状を有し、その外周面がギヤ支持部2に回転可能に支持されている。
連結部8は、ギヤ6とシャフト4の間に配置され、ギヤ6の表面をシャフト4に対して切り離し可能に所定の連結力で連結する。
抑止部9は、連結部8の連結力より大きく且つモータ5の駆動力に応じたギヤ6の回転力より小さな抑止力でギヤ6の回転を抑止するもので、ギヤ支持部2からギヤ6の表面6cに向かって突出する抑止用当接部9aを有する。抑止用当接部9aは、その先端部がギヤ6の表面6cに当接するように配置され、ギヤ6の表面6cとの間の摩擦力によりギヤ6の回転を抑止する。すなわち、抑止部9は、抑止用当接部9aとギヤ6の表面6cとの間の摩擦力を抑止力として含むものである。
また、ギヤ6は、シャフト本体4aより大きな径を有する。このため、ギヤ6の回転軸周りの慣性力は、シャフト本体4aより大きく、シャフト本体4aに対するギヤ6の回転を抑止する。すなわち、抑止部9は、ギヤ6の回転軸周りの慣性力を抑止力として含むものである。
次に、連結部8の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、連結部8は、連結用当接部8aと、止め部8bと、連結用粘性部8cとを有する。
止め部8bは、シャフト4がスラスト方向Tに移動するのを止めるもので、シャフト本体4aに形成された凹部4dに係合するように配置されている。この凹部4dは、軸受部10の外側面に対応して形成されている。止め部8bは、板形状を有し、一方の表面が凹部4dの内面に当接すると共に他方の表面が軸受部10の外側面に当接する。止め部8bは、例えば、シャフト本体4aを径方向に挟む、いわゆるE型止め輪から構成することができる。
連結用当接部8aは、ギヤ6とシャフト4の連結用対向部4bとの間に配置され、その表面がギヤ6の表面6dと連結用対向部4bの表面とに当接する。ここで、連結用当接部8aは、シャフト4のスラスト方向Tに弾性力、すなわちギヤ6と連結用対向部4bを離間させる方向に弾性力を有する。このとき、シャフト4は、止め部8bによりスラスト方向Tへの移動が止められている。このため、連結用当接部8aは、ギヤ6と連結用対向部4bをスラスト方向Tへ押圧することになる。これにより、連結用当接部8aには、ギヤ6の表面6dおよび連結用対向部4bの表面との間で摩擦が生じ、この摩擦力でギヤ6と連結用対向部4bを連結することができる。すなわち、連結部8の連結力は、連結用当接部8aとギヤ6の表面6dおよび連結用対向部4bの表面との間の摩擦力を含むものである。連結用当接部8aは、例えば、バネワッシャーから構成することができる。
連結用粘性部8cは、ギヤ6の挿入孔6aの表面とシャフト本体4aの表面との間に配置され、ギヤ6とシャフト本体4aとの間を連結するような粘着力を有する。すなわち、連結部8の連結力は、連結用粘性部8cの粘着力を含むものである。連結用粘性部8cは、例えば、粘性が比較的高いグリスなどから構成することができる。
ここで、連結部8の連結力は、連結用粘性部8cの粘着力より連結用当接部8aの摩擦力が大きいものとなっている。また、連結部8の連結力は、ギヤ6の慣性力と抑止用当接部9aの摩擦力とを含む抑止力より小さいものとなっている。
次に、実施の形態1の動作について説明する。
まず、操作者がツマミを回転操作することにより、図1(a)および(b)に示すシャフト4がツマミと共に回転する。これにより、シャフト4に接続された可変抵抗器3の抵抗値を変更することができる。
このとき、シャフト4は、可変抵抗器3だけでなく、連結部8によりギヤ6にも接続されている。一方、ギヤ6は、抑止部9により回転が抑止されている。ここで、連結部8は、抑止部9がギヤ6の回転を抑止する抑止力より小さい連結力でシャフト4とギヤ6を連結する。これにより、シャフト4が回転されると、抑止部9の抑止力により連結部8によるシャフト4とギヤ6の連結は切り離され、ギヤ6は回転されずに可変抵抗器3のみを回転操作することができる。
また、連結部8は、ギヤ6をシャフト4に切り離し可能に連結する。従来、例えば、ギヤをシャフトに固定し、シャフトが回転された場合には、モータに設けられたトルクリミッタなどにより、ギヤとモータの接続を切り離していた。このため、ギヤが、歯と歯の間の隙間、いわゆるバックラッシュの分だけ回転して、その回転の感触がシャフトを介して操作者に伝達され、操作者が違和感を抱くおそれがあった。
そこで、連結部8が、ギヤ6とシャフト4を切り離し可能に連結することにより、シャフト4の回転に伴ってシャフト4とギヤ6の連結を切り離す。これにより、シャフト4の回転に伴ってギヤ6が回転しないため、バックラッシュの感触を操作者に伝達することなく、操作者が一定のトルクでシャフト4を滑らかに回転操作することができる。
また、従来、連結部が、シャフトとギヤの歯を連結するように配置され、シャフトを回転操作すると、連結部がギヤの歯の上側を移動するように構成されていた。このとき、連結部が凹凸のあるギヤの歯の上側を移動するため、その感触がシャフトを介して操作者に伝達されて、操作者が違和感を抱くおそれがあった。
そこで、連結用当接部8aが、ギヤ6の表面6dと連結用対向部4bの表面との間を切り離し可能に連結する。また、連結用粘性部8cが、ギヤ6の挿入孔6aの表面とシャフト本体4aの表面との間を切り離し可能に連結する。これにより、連結部8は、ギヤ6の滑らかな表面上を滑るようにギヤ6とシャフト4との間の連結を切り離すため、操作者が違和感を抱くことなく、シャフト4を一定のトルクで滑らかに回転操作することができる。
また、連結用当接部8aは、シャフト4とギヤ6との間の摩擦力により連結するため、シャフト4とギヤ6との間を切り離し可能に容易に連結することができる。
また、連結用粘性部8cは、粘着力により連結するため、シャフト4とギヤ6との間を切り離し可能に容易に連結することができる。
一方、抑止部9は、連結部8の連結力より大きな抑止力でギヤ6の回転を抑止する。このため、ギヤ6の回転を確実に止めることができる。
ここで、抑止部9は、抑止用当接部9aとギヤ6の表面6cとの間の摩擦力を抑止力として含むため、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。また、抑止部9は、シャフト4の慣性力より大きなギヤ6の慣性力を抑止力として含むため、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。
なお、抑止用当接部9aは、ギヤ6の表面6dに接触する連結用当接部8aの接触面積と比較して、ギヤ6の表面6cに接触する接触面積が大きくなるように形成することが好ましい。これにより、抑止部9は、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。
続いて、操作者が、例えば遠隔操作機器によりモータ5を無線操作すると、その操作に応じてモータ5が駆動され、モータ5の駆動力がギヤ7を介してギヤ6に伝達される。ここで、ギヤ6は、抑止部9により回転が抑止されている。しかしながら、抑止部9は、モータ5の駆動力に応じたギヤ6の回転力より小さな抑止力でギヤ6の回転を抑止しているため、抑止部9による抑止力に打ち勝ってギヤ6が回転することになる。
ここで、抑止部9は、抑止用当接部9aとギヤ6の表面6cとの間の摩擦力によりギヤ6の回転を抑止している。抑止用当接部9aは、ギヤ6の滑らかな表面6c上を滑るようにギヤ6の回転の抑止が切断されるため、ギヤ6を滑らかに回転させることができる。
このようにして、ギヤ6が回転すると、ギヤ6に連結部8を介して連結されたシャフト4が回転される。このとき、シャフト4は、回転を抑止されることなく、滑らかに回転されるように配置されているため、ギヤ6の回転に応じて連結部8による連結が切り離されることはなく、ギヤ6との連結が維持されることになる。これにより、ギヤ6の回転に応じてシャフト4が滑らかに回転され、シャフト4に接続された可変抵抗器3の抵抗値を変更することができる。
そして、可変抵抗器3の抵抗値が変更されることにより、例えば音響機器の音量が調節される。
本実施の形態によれば、連結部8がギヤ6の表面をシャフト4に切り離し可能に所定の連結力で連結すると共に、抑止部9が所定の連結力より大きな抑止力でギヤ6の回転を抑止する。これにより、連結部8は、シャフト4の回転に応じて、ギヤ6の表面を滑るようにギヤ6とシャフト4との連結を切り離すため、操作者が違和感を抱くことなく、シャフト4を一定のトルクで滑らかに回転操作することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について説明する。ここでは、上記の実施の形態1との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態1との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。
上記の実施の形態1では、連結部8は、連結用当接部8aの摩擦力および連結用粘性部8cの粘着力によりギヤ6の表面をシャフト4に連結したが、ギヤ6の表面をシャフト4に切り離し可能に連結できればよく、これに限られるものではない。
また、上記の実施の形態1では、抑止部9は、抑止用当接部9aの摩擦力によりギヤ6の回転を抑止したが、ギヤ6の回転を抑止できればよく、これに限られるものではない。
例えば、図3に示すように、実施の形態1の連結用粘性部8cを除くと共に連結用当接部8aに換えて連結用粘性部21を配置し、さらに抑止用当接部9aに換えて抑止用対向部22を配置すると共に抑止用粘性部23を新たに配置することができる。
連結用粘性部21は、ギヤ6の表面6dとシャフト4の連結用対向部4bの表面との間に配置され、ギヤ6と連結用対向部4bとの間を連結する粘着力を有する。すなわち、連結部8の連結力は、連結用粘性部21の粘着力を含むものである。連結用粘性部21は、例えば、粘性が比較的高いグリスなどから構成することができる。
抑止用対向部22は、ギヤ支持部2からギヤ6の表面6cに向かって突出し、その先端部がギヤ6の表面6cに対向するように形成されている。
抑止用粘性部23は、ギヤ6の表面6cと抑止用対向部22の先端部との間に配置され、ギヤ6と抑止用対向部22との間を接着する粘着力を有する。すなわち、抑止部9の抑止力は、抑止用粘性部23の粘着力を含むものである。抑止用粘性部23は、例えば、粘性が比較的高いグリスなどから構成することができる。
このような構成により、実施の形態1と同様に、操作者がシャフト4を回転させると、可変抵抗器3の抵抗値が変更される。このとき、連結部8は、抑止部9がギヤ6の回転を抑止する抑止力より小さい連結力でシャフト4とギヤ6を連結する。これにより、シャフト4が回転されると、抑止部9の抑止力により連結部8によるシャフト4とギヤ6の連結は切り離され、ギヤ6は回転されずに可変抵抗器3のみを回転操作することができる。
ここで、連結部8の連結用粘性部21は、ギヤ6の表面6dと連結用対向部4bの表面との間を粘着力により切り離し可能に連結する。これにより、連結用粘性部21は、ギヤ6の滑らかな表面上を滑るようにギヤ6とシャフト4との間の連結を切り離すため、操作者が違和感を抱くことなく、シャフト4を一定のトルクで滑らかに回転操作することができる。
このとき、連結用粘性部21は、ギヤ6とシャフト4を粘着力により連結するため、ギヤ6およびシャフト4をスラスト方向Tに押圧することなくギヤ6とシャフト4を連結することができる。
一方、抑止部9は、連結部8の連結力より大きな抑止力でギヤ6の回転を抑止するため、ギヤ6の回転を確実に止めることができる。
具体的には、抑止用粘性部23が、抑止用対向部22の先端部とギヤ6の表面6cとの間を粘着するため、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。
なお、抑止用対向部22は、連結用対向部4bがギヤ6の表面6dに対向する対向面積と比較して、ギヤ6の表面6cに対向する対向面積が大きくなるように形成することが好ましい。これにより、抑止用粘性部23とギヤ6との接着面積が、連結用粘性部21とギヤ6との接着面積と比較して大きくなるため、抑止部9の抑止力を連結部8の連結力より確実に大きくすることができ、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。
また、抑止用粘性部23は、連結用粘性部21と比較して粘着力が大きい材料から構成することもできる。
また、抑止用粘性部23は、ギヤ6の回転を粘着力により抑止するため、ギヤ6を抑止用対向部22に押し付けることなくギヤ6の回転を抑止することができる。
ここで、ギヤ6は、シャフト4より大きな径で形成されている。このため、ギヤ6の回転軸周りの慣性力はシャフト4より大きく、この慣性力は抑止部9の抑止力に含まれるものである。このため、例えば、抑止用粘性部23の粘着力が比較的小さい場合でも、シャフト4の回転に応じて連結部8によるギヤ6とシャフト4の連結を容易に切り離すことができ、ギヤ6の回転をより確実に止めることができる。
続いて、操作者によりモータ5が駆動されると、モータ5の駆動力がギヤ7を介してギヤ6に伝達される。ここで、ギヤ6は、抑止部9により回転が抑止されている。しかしながら、抑止部9は、モータ5の駆動力に応じたギヤ6の回転力より小さな抑止力でギヤ6の回転を抑止しているため、抑止部9による抑止力に打ち勝ってギヤ6が回転される。
このとき、抑止部9は、抑止用粘性部23の粘着力によりギヤ6の回転を抑止している。抑止用粘性部23は、ギヤ6の滑らかな表面6c上を滑るようにギヤ6の回転の抑止が切断されるため、ギヤ6を滑らかに回転させることができる。
本実施の形態によれば、連結用粘性部21が、ギヤ6とシャフト4を粘着力により連結するため、ギヤ6およびシャフト4をスラスト方向Tに押圧することなく連結することができる。また、抑止用粘性部23が、粘着力によりギヤ6の回転を抑止するため、ギヤ6をスラスト方向Tに押圧することなくギヤ6の回転を抑止することができる。
なお、上記の実施の形態1および2では、抑止部9は、ギヤ6の表面6cに当接するように構成されたが、ギヤ6の回転を抑止することができればよく、これに限られるものではない。
また、上記の実施の形態1および2では、連結部8は、異なる箇所に配置、例えば連結用当接部8aと連結用粘性部8cは異なる箇所に配置されたが、ギヤ6とシャフト4を連結することができればよく、これに限られるものではない。例えば、連結用当接部8aと連結用粘性部21をギヤ6の表面6dと連結用対向部4bとの間に配置することもできる。
同様に、上記の実施の形態1および2において、抑止部9を同じ箇所に配置することもできる。
また、上記の実施の形態1および2では、複数のギヤ6および7が配置されたが、モータ5の駆動力に応じた回転力をシャフト4に伝達することができればよく、これに限られるものではない。
その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。
本開示に係る可変抵抗装置は、可変抵抗器を回転操作するシャフトがギヤを介してモータに接続された装置に利用できる。
1 筐体
1a ベース
1b 取付板
2 ギヤ支持部
2a,2b 支持孔
3 可変抵抗器
3a 取付ネジ
3b ナット
3c シャフト
4 シャフト
4a シャフト本体
4b 連結用対向部
4c 固定部
4d 凹部
5 モータ
6,7 ギヤ
6a 挿入孔
6b 軸部
6c,6d 表面
8 連結部
8a 連結用当接部
8b 止め部
8c,21 連結用粘性部
9 抑止部
9a 抑止用当接部
10 軸受部
22 抑止用対向部
23 抑止用粘性部
T スラスト方向

Claims (8)

  1. 可変抵抗器に回転可能に接続されたシャフトと、
    モータに接続されて、前記モータの駆動力に応じた回転力を前記シャフトに伝達するギヤと、
    前記ギヤの表面を前記シャフトに対して切り離し可能に所定の連結力で連結する連結部と、
    前記所定の連結力より大きく且つ前記ギヤの回転力より小さな抑止力で前記ギヤの回転を抑止する抑止部とを備える可変抵抗装置。
  2. 前記連結部は、前記ギヤの表面と前記シャフトの間に配置された連結用当接部を有し、前記連結用当接部と前記ギヤおよび前記シャフトとの間の摩擦力を前記所定の連結力として含む請求項1に記載の可変抵抗装置。
  3. 前記連結部は、前記ギヤの表面と前記シャフトの間に配置された連結用粘性部を有し、前記連結用粘性部の粘着力を前記所定の連結力として含む請求項1または2に記載の可変抵抗装置。
  4. 前記ギヤは、前記シャフトが挿入される挿入孔を有し、
    前記連結用粘性部は、前記ギヤの挿入孔の表面と前記シャフトの間に配置される請求項3に記載の可変抵抗装置。
  5. 前記シャフトは、前記ギヤの表面に対向する連結用対向部を有し、
    前記連結用粘性部は、前記ギヤの表面と前記連結用対向部の間に配置される請求項3または4に記載の可変抵抗装置。
  6. 前記抑止部は、前記ギヤの表面に当接するように配置された抑止用当接部を有し、前記抑止用当接部と前記ギヤとの間の摩擦力を前記抑止力として含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の可変抵抗装置。
  7. 前記ギヤは、前記シャフトより大きな径を有し、
    前記抑止部は、前記ギヤの回転軸周りの慣性力を前記抑止力として含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の可変抵抗装置。
  8. 前記抑止部は、前記ギヤの表面に対向する抑止用対向部と、前記ギヤと前記抑止用対向部との間に配置された抑止用粘性部とを有し、前記抑止用粘性部の粘着力を前記抑止力として含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の可変抵抗装置。
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