JP7360932B2 - 可変抵抗装置 - Google Patents

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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