JP3451375B2 - 可変抵抗器 - Google Patents

可変抵抗器

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JP3451375B2 JP2000245226A JP2000245226A JP3451375B2 JP 3451375 B2 JP3451375 B2 JP 3451375B2 JP 2000245226 A JP2000245226 A JP 2000245226A JP 2000245226 A JP2000245226 A JP 2000245226A JP 3451375 B2 JP3451375 B2 JP 3451375B2
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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】
【課題を解決する為の手段】(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少突起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り、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
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
にしてあり、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。 (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23
a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
には微少突起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
り、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り、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。 (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
ようにしている。
【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
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 10/10 H01H 13/00

Claims (3)

    (57)【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少突起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
    なるようにしてあり、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導電ランド5
    1,52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
    り、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少突
    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り、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り、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。
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