JP6370211B2 - 重トルク型回転式電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転に所望の大きなトルクを付与することができる重トルク型回転式電子部品に関するものである。

従来、ロータリーエンコーダなどの回転式電子部品は、基台の上に回転自在に回転体を載置し、その上にケースを被せ、回転体と一体に回転するシャフト（回転軸）をケースから突出させて配置し、このシャフトを回転することで回転体を回転させ、回転体と基台の間に設けた摺動子等の検出手段の検出出力を変化させるように構成されている。

この種の回転式電子部品の中には、シャフトの回転を重くするトルク出し機構、具体的にはシャフトの回転に粘り（粘性）があり、且つ所望の大きな回転トルクが要求される場合があった。このトルク出し機構の一例として特許文献１に開示されたトルク出し機構がある。このトルク出し機構は、回転体の上面とケースとの間にＯリングを介在させ、前記ケースでＯリングを押圧し変形させ、該Ｏリングの弾発力（Ｏリングが復元しようとする復元力）により回転体を押圧し、回転体と基台（特許文献１では摺動子固定板）との間に摩擦力を発生させ、これによって回転体を回転させるのに所望の粘りのある大きなトルクを得るようにしている。また、他の重いトルク出し機構として、回転式電子部品のシャフトとその軸受部の間に、粘性を有するグリスを塗布し、このグリスの粘性でシャフトの回転を重く粘りのあるものとするものもあった。

特開２００１−３４９３６２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているトルク出し機構は、Ｏリングを押圧してその弾発力で回転体を基台（摺動子固定板）に押し付けるため、同時に、回転体と基台の間に設置されている摺動子等にもその押圧力（摺動子等を基台に過度に押し付ける力）が加わり、回転の繰り返し等により摺動子が損傷（いわゆる「へたり」等）してしまうという問題があった。また、上記シャフトとその軸受部の間にグリスを塗布する方法は、グリスの塗布面積が小さいため大きな回転トルクを出すことが困難であるという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、シャフトを回転する際の回転トルクを、所望の大きな回転トルクとすることができる重トルク型回転式電子部品を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、回転体と、前記回転体の回転によって検出出力を変化させる検出手段と、前記回転体の上面から突出して前記回転体と一体に回転するシャフトとを具備する回転式電子部品において、前記シャフトに、このシャフトの外径寸法よりも大きい外径寸法の軸部を設け、一方、前記軸部を回動自在に軸支する軸受部を設置し、前記軸部と前記軸受部の間にトルク出し用の半流動性を有する粘性材を充填したことを特徴とする。
本発明によれば、シャフトの外径寸法より大きい外径位置に配置される軸部と軸受部の間に粘性材を充填するので、粘性材を充填する面積を大きくできると同時に外径寸法を大きくでき、これらのことからシャフトを回転する際の回転トルクを、容易に所望の大きな回転トルクとすることができる。

また本発明は、前記軸部が、前記シャフトの外周側面から半径方向外方に離れてこのシャフトを囲む位置に筒状に設けられ、一方前記軸受部が、前記軸部の外周側又は内周側に設置されていることが好ましい。これによって、簡単な構造で、容易に、軸部と軸受部の外径寸法を大きくすることができる。

また本発明は、前記軸受部と前記軸部が、これらを覆う軸受収納ケース内に設置されていることが好ましい。これによって、軸受部と軸部と粘性材とを容易に保護することができる。

また本発明は、前記回転体と前記検出手段が、本体ケース内に収納され、この本体ケースと前記軸受収納ケースは積層して一体化されていることが好ましい。このように本体ケースと軸受収納ケースを積層することによって、容易にこの重トルク型回転式電子部品を構成することができる。

また本発明は、前記シャフトと前記回転体が別部品で構成され、前記本体ケース上に前記軸受収納ケースを積層した状態で一体回転可能に係合されることが好ましい。これによって、本体ケースと軸受収納ケースを別々に組み立てながら、両者を一体化することで、この重トルク型回転式電子部品を容易に組み立てることができる。

本発明によれば、簡単な構成で、シャフトを回転する際の回転トルクを、所望の大きな回転トルクにすることができる。

重トルク型回転式電子部品１の外観斜視図である。 重トルク型回転式電子部品１を下方から見た外観斜視図である。 重トルク型回転式電子部品１の概略構成を示す側断面図である。 重トルク型回転式電子部品１の分解斜視図である。 重トルク型回転式電子部品１を下方から見た分解斜視図である。 重トルク型回転式電子部品１−２の概略構成を示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図５は本発明の一実施形態に係る重トルク型回転式電子部品１の構成を示す図で、図１は外観斜視図、図２は下方から見た外観斜視図、図３は側断面図、図４は分解斜視図、図５は下方から見た分解斜視図である。これらの図（特に図３）に示すように、重トルク型回転式電子部品１は、回転式電子部品本体部２の上に、この回転式電子部品本体部２を回転させる回転駆動部３と軸受機構部４とを設置し、これら各部材を組付枠体７０によって一体に取り付けて構成されている（図３参照）。

ここで、回転式電子部品本体部２は、本体ケース６０を備え、この本体ケース６０内に、回転体３０、及びこの回転体３０の回転によって検出出力を変化させる検出手段２０等を配置した構成である。回転駆動部３は回転するシャフト１０を備え、この回転するシャフト１０をその軸心を回転中心として回転させることにより、回転式電子部品本体部２の回転体３０が回転するようになっている。また、シャフト１０の上下方向の所定の範囲の外周位置には後に詳述するように、軸部１５と軸受部４１を具備する軸受機構部４が配置されている。

シャフト１０は合成樹脂の一体成形品であり、下方に外径を大きくした部分を形成するための段部１１と、段部１１の下方に位置し外径を大きくした円形板状の軸部支持体１２と、軸部支持体１２の下方に位置し外径を小さくした部分（シャフト１０の外径と略同じ）を形成するための段部１３と、段部１３の下方に位置し外径を大幅に小さくした突起部１４を形成するための段部１７とを形成している。軸部支持体１２の上面にはシャフト１０の外径寸法より大きい内径寸法で円筒状の軸部１５が軸部支持体１２と一体に形成されている。なお、図３に示すように、軸部１５の外周を囲むように円筒状の軸受部４１が配置され、この軸受部４１は後に詳述するように蓋体４０を介して軸受部ケース４３に固定されている。即ち、シャフト１０をその軸心を回転中心として軸部１５を回動した場合、軸部１５は軸受部４１により回動自在に軸支されるようになっている。即ち、軸部１５と軸受部４１で軸受機構部４を構成している。

上記軸部１５と軸受部４１を具備する軸受機構部４は、矩形箱型で上部が解放された合成樹脂製の軸受部ケース４３内に配置され、この軸受部ケース４３の上端開口は矩形状で合成樹脂製の蓋体４０で覆われるようになっている。蓋体４０の下面には上記軸受部４１が一体的に形成されており、軸受部ケース４３の上端開口を蓋体４０で覆うことにより、軸受部４１は、軸部１５の外周側に微小な間隙を設けて位置するように位置決めして配置される。

軸受部ケース４３と蓋体４０とで内部に軸受機構部４を収納する軸受収納ケース４５を構成する。この軸受収納ケース４５の内部は密閉空間となり、外部から異物が侵入することなく、軸受機構部４の軸部１５と軸受部４１の間の間隙に異物が入り込んだり、該間隙に充填した粘性体の粘性を変えたりすることがない。上記軸部１５と軸受部４１との間の間隙には、上記のように半流動性を有する粘性材（グリス等）が充填される。また、蓋体４０の中央部にはシャフト１０が貫通するシャフト貫通孔４４ａを有する円筒状の筒部４４が蓋体４０と一体に形成されている。

回転体３０は、図４及び図５に示すように、略円板状でその中央部にシャフト１０の下端の突起部１４が貫通する貫通孔３０ａが形成され、上面には該回転体３０をシャフト１０の下端面に形成された複数（図では２個）の回転体係止孔１６（図５参照）に挿入係止するための複数（図では２個）の円柱状の突起３１，３１（図４参照）が設けられている。

回転体３０の下面には複数（図では３個）の摺動冊子５１が形成された環状の摺動子５０が取り付けられるようになっている。即ち、回転体３０の下面には摺動子５０を取り付けるための熱カシメ用の複数（図では３個）の突起３２，３２，３２が設けられ、摺動子５０の環状部には突起３２が貫通する複数（図では３個）の貫通孔５０ａ，５０ａ，５０ａが形成されており、回転体３０の下面に摺動子５０を当接する際に、前記貫通孔５０ａに前記突起３２を挿入し、それぞれの突起３２を熱カシメすることで、摺動子５０を回転体３０の下面に取り付ける。なお、摺動子５０は弾性金属板で構成され、回転体３０は樹脂材で構成されている。

摺動子５０を取り付けた回転体３０は、摺動子５０を下向きにして本体ケース６０内に配置される。本体ケース６０の内部底面には、回転体３０が回転することにより、摺動子５０の摺動冊子５１が接触する摺接パターン６１−１，６１−２を形成した回路基板（フレキシブル回路基板）６０がインサート成形されている。そしてこれら摺接パターン６１−１，６１−２と摺動子５０とによって、回転体３０の回転により検出出力が変化する検出手段２０を構成している。摺接パターン６１−１，６１−２は、スイッチパターンとして構成しても良いし、抵抗体パターンとして構成しても良い。前記摺接パターン６１−１，６１−２の検出出力は、摺接パターン６１−１，６１−２に電気的に接続された端子６２−１〜６２−３を通って本体ケース６０の外部に出力される。

回転体３０の下面中央部には、本体ケース６０の内底部の中央部に形成された回転体係合孔６４に挿入される円筒状の係合突起３４が形成されており、この係合突起３４を回転体係合孔６４に挿入することにより、回転体３０は本体ケース６０内に回転自在に支持される。

組付枠体７０は、上記シャフト１０と、蓋体４０と、軸受部ケース４３と、摺動子５０を取り付けた回転体３０を収納した本体ケース６０とを組み付ける。組付枠体７０は、金属板を所定形状に打ち抜きプレス加工し、底部７１の対向する両側部を上方に直角に折り曲げ一対の側壁７２，７２を形成し、また底部７１の対向するもう一方の両側部を下方に直角に折り曲げ一対の側壁７４，７４を形成して構成されている。各側壁７２の上端辺の両側には係止爪部７３，７３が形成され、各側壁７４の下端辺の両側には折曲爪部７５，７５が形成され、両折曲爪部７５，７５の中間にはこの重トルク型回転式電子部品１を他の装置や機器等に取り付けるための取付爪７７が形成されている。

重トルク型回転式電子部品１を組み立てるには、予め軸部１５の外周面と軸受部４１の内周面の内の少なくとも何れか一方に、グリス（半流動性を有する粘性材）を塗布しておく。また回転体３０の下面に上述のように摺動子５０を取り付けておく。そして図４及び図５に示すように、軸部１５等が一体的に形成されたシャフト１０をその軸部支持体１２を下向きにして軸受部ケース４３内に収納する。このときシャフト１０の下端部（段部１３の下方で突起部１４の上方に位置する部分）は軸受部ケース４３のシャフト係止孔４３ａに挿入される。この状態で蓋体４０のシャフト貫通孔４４ａにシャフト１０を貫通させながら、蓋体４０を軸受部ケース４３の上端部に載置する。これにより軸受部ケース４３の上端部に設けた係止突起４６が蓋体４０の対角部に形成されたケース係止孔４０ｂに挿入されると共に、シャフト１０の段部１１に筒部４４の下端が当接する。これによって軸部１５と軸受部４１で構成される軸受機構部４が軸受収納ケース４５内の所定位置に位置決め配置されると同時に、軸部１５と軸受部４１の間全体にグリスが充填されることになる。

次に、上記シャフト１０と蓋体４０と軸受部ケース４３とを組み立てた組立体を組付枠体７０の底部７１の上面に載置する。そして組付枠体７０の複数（図では４個）の係止爪部７３を蓋体４０の上面に折り曲げることにより、シャフト１０と蓋体４０と軸受部ケース４３の組み立て体を組付枠体７０に組み付ける。

次に、組付枠体７０の底部７１の下面に、摺動子５０を取り付けた回転体３０を配置し、その際、回転体３０の貫通孔３０ａにシャフト１０の下端に形成された突起部１４を挿入すると共に、回転体３０の上面に形成された突起３１，３１をシャフト１０の下端面に形成された回転体係止孔１６，１６（図５参照）に挿入する。次に、前記回転体３０の下側に本体ケース６０を配置し、その際、本体ケース６０内に回転体３０を組み込みながら、本体ケース６０の上端に設けた円柱状の突起６５，６５を組付枠体７０の底部７１に形成した係止孔７６，７６に挿入することで、本体ケース６０の位置決めを行う。そして、組付枠体７０の各折曲爪部７５，７５を本体ケース６０の下面に折り曲げることにより、本体ケース６０を組付枠体７０に組み付ける。これによって、重トルク型回転式電子部品１の組み立ては完了する。

以上のようにして構成された重トルク型回転式電子部品１において、シャフト１０を回転すると、これと一体に回転体３０及び摺動子５０が回転し、摺動冊子５１が摺接パターン６１−１，６１−２上を摺動し、端子６２−１〜６２−３間の検出出力が変化する。

一方、上記重トルク型回転式電子部品１においては、シャフト１０に、シャフト１０の外径寸法より大きい外径寸法の軸部支持体１２を設け、この軸部支持体１２の上面にシャフト１０の外径寸法より大きい外径寸法の軸部１５を設け、軸部１５の外周側に円筒状の軸受部４１を配置し、軸受部４１を固定側である軸受部ケース４３に蓋体４０を介して取り付け固定し、軸部１５と軸受部４１との間にグリス等の半流動性を有する粘性材を充填している。このため、粘性材の塗布面積を大きな面積にできると同時に、シャフト１０の中心から粘性材によって粘性を持たせた位置までの半径が大きくなるので、シャフト１０を回転する際、その回転トルクを容易に大きくでき、シャフト１０を回転するのに必要な力を、大きく重く粘りのあるものにすることができる。

回転体３０を回転させるのに必要なシャフト１０の回転トルクは、軸部１５の外周面及び軸受部４１の内周面の半径寸法と、軸部１５の外周面及び軸受部４１の内周面の面積と、グリス等の粘性体の粘度とに依存する。ここでは上記のように軸部１５の外周面及び軸受部４１の内周面の半径寸法をシャフト１０の半径寸法より大きくし、軸部１５の外周面及び軸受部４１の内周面の面積も大きくしているので、例えば粘性体の粘度が大きくなくとも、安定した大きな回転重さを得ることが可能となる。

しかも、回転体３０を回転式電子部品本体部２の本体ケース６０の内底面側に押圧する力が作用しないから、摺動子５０の摺動冊子５１は本体ケース６０の内底面側に押圧されず、従って回転体３０の回転繰り返しによる摺動冊子５１の破損（いわゆる「へたり」等）の恐れも極力少なくなる。また、軸部１５と軸受部４１等で構成される軸受機構部４は、軸受部ケース４３と蓋体４０で構成される軸受収納ケース４５内の密閉空間に収納配置されているので、密閉空間内に異物が侵入して軸部１５と軸受部４１との間の間隙に充填されるグリス等の粘性体の粘性を変化させたり、間隙に異物が侵入して、回転体３０の回転重さ、即ちシャフト１０を回転させる回転トルクを変動させたりするということもない。

また上記重トルク型回転式電子部品１においては、シャフト１０と回転体３０を別部品で構成し、本体ケース６０上に軸受収納ケース４５を積層した状態で一体回転可能に係合したので、本体ケース６０と軸受収納ケース４５を別々に組み立てながら、両者を一体化することで、容易に組み立てることができる。

なお、上記実施形態では、軸部１５を軸受部４１の内周側に配置しているが、この反対、即ち、軸部１５を軸受部４１の外周側に配置してもよい。また上記実施形態では、蓋体４０に軸受部４１を設けたが、その代りに、軸受部ケース４３の内底面に筒状の軸受部４１を上方向に向かって立設し、一方、軸部支持体１２をシャフト１０の上方に設けてその下面から軸部１５を下方向に向けて垂下し、これら軸受部４１と軸部１５とによって軸受機構部４を構成しても良い。その際、蓋体４０には軸受部４１が不要になるので、蓋体４０を組付枠体７０の一部として構成し、その組付枠体７０の一部にシャフト１０が貫通するシャフト貫通孔４４ａを設けても良い。

図６は、他の実施形態にかかる重トルク型回転式電子部品１−２の概略構成を示す側断面図である。即ち、軸部１５及び軸受部４１は各１個に限定されるものではなく、同図に示す重トルク型回転式電子部品１−２のように、軸部１５及び軸受部４１をそれぞれ複数（図６では軸部１５−１，１５−２，１５−３、軸受部４１を４１−１，４１−２，４１−３の各３個）としてもよい。そして各軸部１５及び軸受部４１の間（図６では軸部１５−１と軸受部４１−１の間、軸部１５−２と軸受部４１−２の間、及び軸部１５−３と軸受部４１−３の間）にグリス等の半流動性を有する粘性材を充填する。これにより、より重い粘りのある回転トルクを得ることが可能となる。

なお、この重トルク型回転式電子部品１−２において、軸部１５−１と軸受部４１−１の間に粘性材を充填せず、即ち、軸部１５−２と軸受部４１−２の間、及び軸部１５−３と軸受部４１−３の間の両方またはいずれか一方のみに粘性材を充填することとすれば、軸部１５−１と軸受部４１−１の間からその外部（軸受部ケース４３内）に向けて、粘性材が漏れることを確実に防止でき、これによって重回転トルクを長期間維持することができる。もちろん、軸部支持体１２の外周に、上方向に向かう筒状の粘性材流出防止壁（図示せず）を設ければ、軸部１５−１と軸受部４１−１間の粘性材が外部に漏れることはない（この点は上記重トルク型回転式電子部品１においても同様である）。

また例えば、軸部１５−２や軸部１５−３（またはその代りに軸受部４１−２や軸受部４１−３）は、これらを構成する円筒の一部を１箇所又は複数個所において上下方向に向かって切欠いた形状、即ち、複数の円弧板（板体）を隙間を介して同一円周上に配置した形状としてもよい。このように構成すれば、シャフト１０を回転した際に、軸部１５−２や軸部１５−３（または軸受部４１−２や軸受部４１−３）の切欠いた端辺で粘性材をかき分けるように移動するため、軸部と軸受部との間の粘性材の量が偏ることがなく、重い安定した回転トルクが得られる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記例では、シャフト１０、蓋体４０、軸受部ケース４３等の材質として、合成樹脂の成形品を用いたが、これらは金属製等であっても良い。また、上記例では、摺動子５０と摺接パターン６１−１，６１−２によって検出手段を構成したが、回転体５０の回転によって検出出力を変化させる検出手段であれば、他の各種構成の検出手段であっても良い。また上記例では軸部１５を、シャフト１０を囲む筒状に形成したが、シャフト１０の外径をそのまま大きくして形成しても良い。また上記例では、組み立てを容易に行うため、シャフト１０と回転体３０を別部品で構成したが、これらは一体に（例えば一体成形によって）構成しても良い。

１ 重トルク型回転式電子部品
２ 回転式電子部品本体部
３ 回転駆動部
４ 軸受機構部
１０ シャフト
１２ 軸部支持体
１５ 軸部
１６ 回転体係止孔
２０ 検出手段
３０ 回転体
４０ 蓋体
４１ 軸受部
４３ 軸受部ケース
４５ 軸受収納ケース
５０ 摺動子
６０ 本体ケース
７０ 組付枠体
７１ 底部
７２ 側壁
７４ 側壁

Claims (5)

1. 回転体と、
   前記回転体の回転によって検出出力を変化させる検出手段と、
   前記回転体の上面から突出して前記回転体と一体に回転するシャフトとを具備する回転式電子部品において、
   前記シャフトに、このシャフトの外径寸法よりも大きい外径寸法の軸部を設け、
   一方、前記軸部を回動自在に軸支する軸受部を設置し、
   前記軸部と前記軸受部の間にトルク出し用の半流動性を有する粘性材を充填したことを特徴とする重トルク型回転式電子部品。
2. 請求項１に記載の重トルク型回転式電子部品であって、
   前記軸部は、前記シャフトの外周側面から半径方向外方に離れてこのシャフトを囲む位置に筒状に設けられ、
   一方前記軸受部は、前記軸部の外周側又は内周側に設置されていることを特徴とする重トルク型回転式電子部品。
3. 請求項１又は２に記載の重トルク型回転式電子部品であって、
   前記軸受部と前記軸部は、これらを覆う軸受収納ケース内に設置されていることを特徴とする重トルク型回転式電子部品。
4. 請求項３に記載の重トルク型回転式電子部品であって、
   前記回転体と前記検出手段は、本体ケース内に収納され、
   この本体ケースと前記軸受収納ケースは積層して一体化されていることを特徴とする重トルク型回転式電子部品。
5. 請求項４に記載の重トルク型回転式電子部品であって、
   前記シャフトと前記回転体は別部品で構成され、前記本体ケース上に前記軸受収納ケースを積層した状態で一体回転可能に係合されることを特徴とする重トルク型回転式電子部品。

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