JP2021183948A

JP2021183948A - 多回転ポテンショメータ

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Publication number: JP2021183948A
Application number: JP2020089677A
Authority: JP
Inventors: 竜樹後藤; Tatsuki Goto
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: JP7383562B2

Abstract

【課題】シャフトの回転に伴う部品の破損を防止することが可能な多回転ポテンショメータを提供する。【解決手段】螺旋状の抵抗体２０は、ハウジング１１内に設けられる。ロータ２１は、抵抗体の軸心に沿って配置される。導体２５は、ロータの周囲に設けられ、ロータの軸心に沿って少なくとも１つの凹部２５ａを有する。ホルダ２２は、ロータの回転に伴い抵抗体に沿って移動可能で、導体の凹部に係合可能な弾性を有する少なくとも１つの接触部２２ｄを有する。可動接点２４は、ホルダに設けられ、第１端部２４ａが抵抗体に接触され、第２端部２４ｂが導体に接触される。ストッパ１３ａは、ハウジング内に設けられ、ホルダの回転を阻止する。【選択図】図４Ａ

Description

本発明の実施形態は、例えば巻線抵抗を用いた多回転ポテンショメータに関する。

例えば巻き芯に巻線抵抗が巻回された輪状の抵抗素子と、輪状の抵抗素子に接触された摺動子と、摺動子を抵抗素子に沿って回転させるシャフトとを具備し、輪状の抵抗素子に沿って摺動子を移動させ、抵抗素子への印加電圧を分圧して取り出す巻線形ポテンショメータが知られている（例えば特許文献１参照）

実開平５−３８８０５号公報

巻線形ポテンショメータにおいて、摺動子は、シャフトの回転に従って抵抗素子に沿って移動される。摺動子が輪状の抵抗素子の一端、又は他端に到達した状態において、摺動子は、例えばストッパにより停止される。しかし、この状態において、シャフトがさらに回転された場合、摺動子や摺動子を保持する部品が破損され、ポテンショメータ自体が破損される。

本発明の実施形態は、シャフトの回転に伴う部品の破損を防止することが可能な多回転ポテンショメータを提供する。

本実施形態の多回転ポテンショメータは、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられた螺旋状の抵抗体と、前記抵抗体の軸心に沿って配置されたロータと、前記ロータの周囲に設けられ、前記ロータの軸心に沿って少なくとも１つの凹部を有する導体と、前記ロータの回転に伴い前記抵抗体に沿って移動可能で、前記導体の前記凹部に係合可能な弾性を有する少なくとも１つの接触部を有するホルダと、前記ホルダに設けられ、第１端部が前記抵抗体に接触され、第２端部が前記導体に接触される可動接点と、前記ハウジング内に設けられ、前記ホルダの回転を阻止するストッパと、を具備する。

本実施形態に係る多回転ポテンショメータの外観を示す斜視図。図１の内部を示す斜視図。図２の内部を示す斜視図。図３の上面図。図１に示すハウジングの底部を示す上面図。本実施形態の変形例を示す斜視図。図５の上面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

図１は、本実施形態に係る多回転ポテンショメータ１０の外観を示している。ハウジング１１は、筒状のケース１２、第１プレート１３、第２プレート１４、及び例えば２つのバンド１５ａ、１５ｂを具備している。第１プレート１３は、ケース１２の一端に取り付けられ、第２プレート１４は、ケース１２の他端に取り付けられる。第１プレート１３及び第２プレート１４は、２つのバント１５ａ、１５ｂにより、ケース１２に固定される。

シャフト１６は、第１プレート１３からハウジング１１の内部に挿入され、ハウジング１１に回転可能に保持される。ハウジング１１の側面には、複数の端子１７、１８、１９が設けられている。

図２、図３に示すように、ハウジング１１の内部には、螺旋状に巻回された抵抗体２０が設けられている。抵抗体２０の一端部は、端子１７に電気的に接続され、抵抗体２０の他端部は、端子１８に電気的に接続される。端子１９は、後述する可動接点２４と電気的に接続され、可動接点２４が抵抗体２０に接触した状態で移動されると、端子１９と、端子１７又は端子１８との間に抵抗分割された電圧が出力される。

抵抗体２０の中心部には、シャフト１６が配置される。ハウジング１１内のシャフト１６の周囲にはロータ２１が固定され、ロータ２１はシャフト１６と共に回転される。ロータ２１の長さは、ハウジング１１内のシャフト１６の長さとほぼ等しく、ロータ２１は、図３に示すように、その周囲の一部に凹部２１ａを有している。凹部２１ａは、シャフト１６の軸心に沿ってロータ２１の長手方向に設けられている。すなわち、凹部２１aは、ロータ２１の第１端部（第１プレート１３側）から第２端部（第２プレート１４側）に亘って設けられている。

尚、シャフト１６とロータ２１は、別体構造とされているが、シャフト１６とロータ２１を一体構造とすることも可能である。

ロータ２１の周囲には導体２５が設けられている。導体２５は、ロータ２１の第１端部から第２端部に亘って設けられ、導体２５の一部には、ロータ２１の凹部２１ａに従って凹部２５ａが設けられている。すなわち、凹部２５ａは、ロータ２１の第１端部から第２端部に亘って設けられている。以下、凹部とは、導体２５に設けられた凹部２５ａを言う。

導体２５は、ロータ２１の周囲に設けられた例えば金属板であるが、ロータ２１の周囲に、例えばメッキにより形成された金属箔であってもよい。

導体２５は、第２端部に円弧状の導電性接触子２５ｂを具備している。接触子２５ｂは、ロータ２１の底部に対応して配置されており、その先端がロータ２１の底部から離れるように配置されている。このため、接触子２５ｂは、弾性を有しており、接触子２５ｂの先端が端子１９に電気的に接触される。

具体的には、図２に示すように、端子１９は、ロータ２１の底部に対してリング状の接触部１９ａを具備し、接触子２５ｂは、リング状の接触部１９ａに接触される。このため、接触子２５ｂは、ロータ２１の回転に伴い、常時接触部１９ａに接触される。

接触子２５ｂは、導体２５が金属板により構成されている場合、導体と一体的に設けられ、導体２５に対して折曲して形成される。また、導体２５が金属箔により構成される場合、接触子２５ｂは、例えば金属板により導体２５とは別に形成され、金属箔としての導体２５に電気的及び機械的に接続される。

図３に示すように、ロータ２１の周囲には、ホルダ２２が所定間隔離間して設けられる。ホルダ２２は、後述する可動接点２４を保持するホルダとして機能する。ホルダ２２は、例えば樹脂製であり、インシュレータとしても機能する。

ホルダ２２は、リング状であり、その幅は、ロータ２１の長さより短く、抵抗体２０を構成する例えば金属配線の直径より僅かに広い。ホルダ２２は、周囲に第１ガイド２２ａと、第２ガイド２２ｂ、及び保持部２２ｃを具備し、内側の一部に接触部２２ｄを具備している。

第１ガイド２２ａ、第２ガイド２２ｂ、及び保持部２２ｃのそれぞれは、抵抗体２０が挿入される溝２２ｅを有している。ホルダ２２は、抵抗体２０が複数の溝２２ｅに挿入された状態で、抵抗体２０に沿って回転可能とされ、ホルダ２２は、抵抗体２０に沿って、回転しながらロータ２１の長手方向に移動可能とされている。

図３、図４Ａに示すように、可動接点２４は、ホルダ２２に保持される。可動接点２４は、例えば弾性を有する導電性金属により構成され、第１端部２４ａ及び第２端部２４ｂを有している。可動接点２４は、その中間部がホルダ２２を貫通し、第１端部２４ａは、保持部２２ｃ内に配置され、保持部２２ｃ内において、抵抗体２０に電気的に接触される。第２端部２４ｂは、ホルダ２２の内側に配置され、ロータ２１に設けられた導体２５の表面に電気的に接触される。

接触部２２ｄは、ホルダ２２に対して弾性を有しており、導体２５の表面に接触される。さらに、接触部２２ｄは、導体２５の凹部２５ａに係合可能とされており、ホルダ２２は、接触部２２ｄが凹部２５ａに係合した状態において、ロータ２１と共に回転し、ロータ２１の長手方向に移動可能とされている。このため、シャフト１６が回転されると、ロータ２１の回転に伴いホルダ２２が回転され、ホルダ２２は、抵抗体２０に沿って回転しながらロータ２１の長手方向に移動される。

具体的には、図３に示すように、シャフト１６が矢印Ａ方向に回転されると、ロータ２１及びホルダ２２も矢印Ａ方向に回転され、ホルダ２２は、抵抗体２０に沿って矢印Ｃ方向に移動される。また、シャフト１６が矢印Ｂ方向に回転されると、ロータ２１及びホルダ２２も矢印Ｂ方向に回転され、ホルダ２２は、抵抗体２０に沿って矢印Ｄ方向に移動される。

図３、図４Ａに示すように、第１プレート１３の内面には、第１ストッパ１３ａが設けられ、図４Ｂに示すように、第２プレート１４の内面には、第２ストッパ１４ａが設けられている。第１ストッパ１３ａは、ホルダ２２の第１ガイド２２ａが当接されたとき、ホルダ２２の回転を停止させ、第２ストッパ１４ａは、ホルダ２２の第２ガイド２２ｂが当接されたとき、ホルダ２２の回転を停止させる。

具体的には、シャフト１６が図示矢印Ｂ方向に回転され、ホルダ２２が第１プレート１３側に移動されたとき、ホルダ２２の第１ガイド２２ａが第１ストッパ１３ａに当接し、シャフト１６、ロータ２１、ホルダ２２の回転が停止される。また、シャフト１６が図示矢印Ａ方向に回転され、ホルダ２２が第２プレート１４側に移動されたとき、ホルダ２２の第２ガイド２２ｂが第２ストッパ１４ａに当接し、シャフト１６、ロータ２１、ホルダ２２の回転が停止される。

（ロータと接触部の動作）
上記のように、例えばホルダ２２の第１ガイド２２ａが第１ストッパ１３ａに当接し、ホルダ２２が停止された状態において、さらに、シャフト１６が図示矢印Ｂ方向に回転されると、ホルダ２２の接触部２２ｄと導体２５の凹部２５ａとの係合状態が解除され、接触部２２ｄが導体２５の表面に接触した状態で、シャフト１６とロータ２１のみが図示矢印Ｂ方向に回転される。すなわち、凹部２５ａと接触部２２ｄとの接触圧より大きなトルクが、図示矢印Ｂ方向にシャフト１６に印加された場合、シャフト１６とロータ２１は、ホルダ２２に対して空転する。このため、シャフト１６の回転に伴うホルダ２２や導体２５、ロータ２１などの破損を防止することが可能である。その後、さらにシャフト１６が回転されると、接触部２２ｄは、凹部２５ａに再度係合され、シャフト１６が図示矢印Ａ方向に回転されると、ホルダ２２は、図３に示す矢印Ｃ方向に移動される。

また、ホルダ２２の第２ガイド２２ｂが第２ストッパ１４ａに当接し、ホルダ２２が停止された状態において、さらに、シャフト１６が図示矢印Ａ方向に回転されると、ホルダ２２の接触部２２ｄと導体２５の凹部２５ａとの係合状態が解除され、接触部２２ｄが導体２５の表面に接触された状態で、シャフト１６とロータ２１のみが図示矢印Ａ方向に回転される。すなわち、凹部２５ａと接触部２２ｄとの接触圧より大きなトルクが、図示矢印Ａ方向にシャフト１６に印加された場合、シャフト１６とロータ２１は、ホルダ２２に対して空転する。このため、シャフト１６の回転に伴うホルダ２２や導体２５、ロータ２１などの破損を防止することが可能である。その後、さらにシャフト１６が回転されると、接触部２２ｄは、凹部２５ａに再度係合され、シャフト１６が図示矢印Ｂ方向に回転されると、ホルダ２２は、図３に示す矢印Ｄ方向に移動される。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、シャフト１６と共に回転されるロータ２１の周囲に凹部２５ａを有する導体２５を設け、ロータ２１の周囲に配置されたホルダ２２に凹部２５ａと弾性的に接触する接触部２２ｄを設け、凹部２５ａと接触部２２ｄとの接触圧より大きなトルクが、シャフト１６に印加された場合、シャフト１６とロータ２１がホルダ２２に対して空転するように構成されている。したがって、ホルダ２２が第１ストッパ１３ａ、又は第２ストッパ１４ａにより停止された状態において、シャフト１６に過剰なトルクが印加された場合においても、ホルダ２２や導体２５、ロータ２１などの破損を防止することができ、長寿命の多回転ポテンショメータを提供することが可能である。

（変形例）
図５、図６は、本実施形態の変形例を示すものであり、いずれも要部のみを示している。

上記実施形態において、導体２５は１つの凹部２５ａを有し、ホルダ２２は、１つの接触部２２ｄを有している。これに対して、変形例において、導体２５は、複数の凹部２５ａを有し、ホルダ２２は、複数の接触部２２ｄを有している。

具体的には、導体２５は、周囲に等間隔に配置された例えば３つの凹部２５ａを有し、ホルダ２２は、内側に等間隔に配置された例えば３つの接触部２２ｄを有している。各接触部２２ｄは、各凹部２５ａに係合可能とされている。

上記構成において、シャフト１６及びロータ２１が回転されると、ロータ２１の回転が複数の凹部２５ａ及び複数の接触部２２ｄを介してホルダ２２に伝達され、ホルダ２２は、ロータ２１と共に回転され、ロータ２１の長手方向に移動する。

ホルダ２２の第１ガイド２２ａが第１ストッパ１３ａに当接し、又は第２ガイド２２ｂが第２ストッパ１４ａに当接すると、複数の凹部２５ａと複数の接触部２２ｄとの係合状態が解除され、シャフト１６及びロータ２１が空転される。このため、ホルダ２２や導体２５、ロータ２１などの破壊を防止できる。その後、さらに、シャフト１６が回転されると、各接触部２２ｄは隣接する各凹部２５ａに係合され、逆方向の回転及び移動が可能となる。

（変形例の効果）
上記変形例によれば、導体２５は、複数の凹部２５ａを有し、ホルダ２２は、複数の凹部２５ａと係合する複数の接触部２２ｄを有しており、シャフト１６に過剰なトルクが印加された場合、複数の凹部２５ａと複数の接触部２２ｄとの係合状態が解除されて、シャフト１６及びロータ２１が空転する。このため、ホルダ２２などの破損を防止することができ、長寿命の多回転ポテンショメータを提供することが可能である。

しかも、ホルダ２２は、複数の接触部２２ｄにより、複数の凹部２５ａと接触しているため、ホルダ２２をロータ２１に対してほぼ直角に、且つ安定に配置することができる。したがって、ホルダ２２をロータ２１に沿って滑らかに移動させることができる。

さらに、可動接点２４の第２端部２４ｂと導体２５との接触位置は、ホルダ２２がロータ２１に対して回転した位置に応じてＰ１、Ｐ２、又はＰ３と変化する。このため、可動接点２４の第２端部２４ｂと導体２５との接触位置を変えることができるため、導体２５の局所的な摩耗を低減でき、導体２５及びポテンショメータの寿命を延ばすことが可能である。

また、導体２５は、複数の凹部２５ａを有し、ホルダ２２は、複数の接触部２２ｄを有するため、シャフト１６及びロータ２１が空転した後、接触部２２ｄを隣接する凹部２５ａと素早く係合させることができる。したがって、即、逆回転させることが可能であり、操作性が良好である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…ハウジング、１３ａ…第１ストッパ、１４ａ…第２ストッパ、１６…シャフト、２０…抵抗体、２１…ロータ、２２…ホルダ、２２ｄ…接触部、２４…可動接点、２５…導体、２５ａ…凹部。

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられた螺旋状の抵抗体と、
前記抵抗体の軸心に沿って配置されたロータと、
前記ロータの周囲に設けられ、前記ロータの軸心に沿って少なくとも１つの凹部を有する導体と、
前記ロータの回転に伴い前記抵抗体に沿って移動可能で、前記導体の前記凹部に係合可能な弾性を有する少なくとも１つの接触部を有するホルダと、
前記ホルダに設けられ、第１端部が前記抵抗体に接触され、第２端部が前記導体に接触される可動接点と、
前記ハウジング内に設けられ、前記ホルダの回転を阻止するストッパと、
を具備することを特徴とする多回転ポテンショメータ。
前記導体は、前記ロータの周囲に等間隔に配置された複数の凹部を具備し、
前記ホルダは、前記複数の凹部に係合可能な複数の接触部を具備する
ことを特徴とする請求項１記載の多回転ポテンショメータ。