JPH0566906U - 可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動子が移動すると直列回路から並列回路へ
と移行できる抵抗パターンを印刷形成することにより、
摺動子の可動範囲の端部で抵抗値を大きく変化させるこ
とができ、かつ安定した動作特性が期待できる可変抵抗
器を提供する。 【構成】 絶縁基板１上に、所定電圧が印加される一対
の電極２，３と、両電極２，３間を接続する帯状抵抗体
４と、帯状抵抗体４と同一材料からなり電極３に接続さ
れて帯状抵抗体４の端部に対し並列な補助抵抗体１２
と、帯状抵抗体４と略平行に延びる帯状集電体６とを印
刷形成し、摺動子１０の接触片１０ｃが可動範囲の端部
で補助抵抗体１２上を摺動するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、抵抗体上で摺動子を摺動させて抵抗値を変化させるとともに、該摺 動子の可動範囲の端部で抵抗値を大きく変化させるようにした可変抵抗器に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

近時、車載用センサなどに使用される可変抵抗器として、抵抗体上を摺動する 摺動子を可動範囲の端部（例えばストロークエンド付近）で僅かに移動させたと きに抵抗値が大きく変化するように回路を設計したものが求められている。

【０００３】 図５は、かかる要求に応えた従来の可変抵抗器の回路パターン形状を示す説明 図で、絶縁基板１上に、電極２，３と、電極２に接続されて電極３の近傍まで延 びる帯状抵抗体４と、この帯状抵抗体４と電極３間のギャップＧを含む小領域と 重なり合って電極３と帯状抵抗体４とを接続する高抵抗体５と、帯状抵抗体４と 略平行に延びる帯状集電体６とが印刷形成されており、電極２には端子７（所謂 １端子）が取り付けられ、電極３には端子８（所謂３端子）が取り付けられ、帯 状集電体６には端子９（所謂２端子）が取り付けられている。ここで、電極２， ３および帯状集電体６は銀を印刷したものであり、帯状抵抗体４および高抵抗体 ５はカーボンを印刷したものであるが、高抵抗体５は帯状抵抗体４よりも比抵抗 の大きなカーボンによって形成されている。なお、帯状集電体６の硫化や酸化を 防止するため、比抵抗の極めて小さなカーボンをオーバーコート層として帯状集 電体６上に形成することもある。

【０００４】 このような回路パターンを設けた可変抵抗器は、端子７，８間、すなわち電極 ２，３間に所定の電圧を印加した状態で、帯状抵抗体４上および帯状集電体６上 で長手方向に沿って摺動子１０を摺動させることにより、摺動子１０と端子８と の間の抵抗値を変化させ、この抵抗値変化が端子８，９間の電圧変化として出力 されるようになっている。つまり、摺動子１０は可動範囲Ｓ内で図５の左右方向 に移動可能であって、摺動子１０が可動範囲Ｓの図示左端に位置するときに端子 ８，９間の出力電圧は最大となり、摺動子１０が可動範囲Ｓの図示右端（ストロ ークエンド）に位置するときに端子８，９間の出力電圧は最小となる。

【０００５】 図６は、このような可変抵抗器の動作特性をグラフ化したもので、端子７，８ 間の入力電圧に対する端子８，９間の出力電圧の大きさを示す出力電圧比を変数 Ｙ、摺動子１０のストローク量を変数ｘ、摺動子１０がギャップＧ上に到達する ときのストローク量をｍ、摺動子１０がストロークエンドに到達するときのスト ローク量をｓとすると、０≦ｘ≦ｍのときよりもｍ≦ｘ≦ｓのときのほうが、出 力電圧比Ｙの変化のしかたは急激になる。すなわち、摺動子１０がギャップＧ上 に到達していないときには、帯状抵抗体４の抵抗値変化に応じてＹの値が変化す るが、摺動子１０がギャップＧ上で移動するときには、ギャップＧ上の高抵抗体 ５の抵抗値変化に応じてＹの値が変化するので、この可変抵抗器はストロークエ ンド付近において、摺動子１０を微小ストローク移動させると出力電圧比Ｙを大 きく変化させることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来例において、別々に印刷形成される電極２，３と帯状 抵抗体４との相対位置を高精度に規定することは印刷ずれが不可避なため困難で あるが、この印刷ずれは電極３と帯状抵抗体４間のギャップＧの間隔をばらつか せることになるので、抵抗パターンの全抵抗のばらつきや、抵抗値変化率を変え るストロークポイント（前記ｍの値）のばらつきが大きくなってしまい、そのた め安定した動作特性が期待できないという不具合があった。

【０００７】 また、この従来例は、帯状抵抗体４および高抵抗体５という２種類の抵抗パタ ーンを別々に印刷形成しなければならないので、製造が煩雑であるという不具合 もあった。

【０００８】 本考案はかかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、摺動子 の可動範囲の端部で抵抗値を大きく変化させることができ、かつ安定した動作特 性が期待できる可変抵抗器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、絶縁基板上に、所定電圧が印加される 一対の電極と、これら両電極間を接続する帯状抵抗体と、該帯状抵抗体と同一材 料からなり一方の上記電極に接続されて該帯状抵抗体の端部に対し並列な補助抵 抗体と、上記帯状抵抗体と略平行に延びる帯状集電体とを印刷形成し、上記帯状 抵抗体上および帯状集電体上を長手方向に沿って摺動可能な摺動子の一部が、該 摺動子の可動範囲の端部で上記補助抵抗体上を摺動するようにした。

【００１０】

【作用】

上記手段によれば、摺動子が補助抵抗体に到達もしくは近接するまでは、帯状 抵抗体の抵抗値変化のみを出力電圧に寄与させ、摺動子が補助抵抗体に到達した 後は、帯状抵抗体および補助抵抗体の抵抗値変化を出力電圧に寄与させることが できるので、摺動子を可動範囲の端部へ移動させると直列回路から並列回路へと 移行する抵抗パターンを構成することができ、よって摺動子を可動範囲の端部で 微小ストローク移動させたときに、直列回路から並列回路へ移行する抵抗パター ンの抵抗値変化に応じて出力電圧を大きく変化させることが可能となる。また、 帯状抵抗体はギャップを介することなく両電極と接続されており、しかも一括し て印刷形成できる帯状抵抗体と補助抵抗体との相対位置は高精度に規定できるの で、印刷ずれに起因する動作特性のばらつきが回避できる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】 図１は本考案の一実施例に係る可変抵抗器の回路パターン形状を示す説明図、 図２は該実施例の等価回路図、図３は該実施例の動作特性をグラフ化した特性図 であり、先に説明した図５，６と対応する部分には同一符号が付してある。

【００１３】 図１において、絶縁基板１上には、略Ｌ字形に引き回した電極２と、二股に分 岐させた電極３と、直線的に延びる帯状集電体６とが、銀を印刷して形成してあ り、電極２には端子７（所謂１端子）が取り付けられ、電極３には端子８（所謂 ３端子）が取り付けられ、帯状集電体６には端子９（所謂２端子）が取り付けら れている。また、カーボンを印刷することにより、両電極２，３を被覆しつつ両 電極２，３間を接続する抵抗層１１が形成してあり、この抵抗層１１の一部が、 分岐した電極３の一端部と電極２とを接続して帯状集電体６と略平行に延びる帯 状抵抗体４や、分岐した電極３の他端部に接続されて帯状抵抗体４の図示右端部 に対し並列な補助抵抗体１２となっている。なお、この実施例では、比抵抗の極 めて小さなカーボンを帯状集電体６上に印刷してオーバーコート層１３となして おり、このオーバーコート層１３と上記抵抗層１１の電極被覆部とによって帯状 集電体６および電極２，３の硫化や酸化を防止している。

【００１４】 一方、可動範囲Ｓ内で図１の左右方向に移動可能な摺動子１０は、第１の接触 片１０ａが帯状集電体６上を摺動し、第２の接触片１０ｂが帯状抵抗体４上を摺 動し、第３の接触片１０ｃが絶縁基板１上および補助抵抗体１２上を摺動するよ うになっている。つまり、この摺動子１０の第３の接触片１０ｃは、ストローク エンド付近で補助抵抗体１２上を摺動し、補助抵抗体１２に到達していないとき には絶縁基板１上を摺動する。

【００１５】 このように構成される回路は、図２に示す等価回路として表すことができ、端 子７，８間、すなわち電極２，３間に所定の電圧を印加した状態で、帯状抵抗体 ４や帯状集電体６の長手方向に沿って摺動子１０を移動させることにより、摺動 子１０と端子８との間の抵抗値を変化させ、この抵抗値変化が端子８，９間の電 圧変化として出力されるようになっている。

【００１６】 次に、この可変抵抗器の動作特性を図２，３を参照して説明する。

【００１７】 これらの図において、端子７，８間の入力電圧に対する端子８，９間の出力電 圧の大きさを示す出力電圧比Ｙは、端子８，９間の抵抗値と端子７，８間の抵抗 値の比として表せ、端子７，８間の抵抗値は端子７，９間（端子７と摺動子１０ 間）の抵抗値と端子８，９間（摺動子１０と端子８間）の抵抗値の和として表せ る。したがって、摺動子１０のストローク量を変数ｘ、摺動子１０が補助抵抗体 １２に到達するときのストローク量をｎ、摺動子１０がストロークエンドに到達 するときのストローク量をｓ、抵抗層１１（帯状抵抗体４や補助抵抗体１２）の 比抵抗をｒとすると、０≦ｘ＜ｎのとき、補助抵抗体１２には電流が流れず帯状 抵抗体４の抵抗値変化のみを利用する直列回路と見做せることから、端子７，８ 間の抵抗値はｒｓ、端子８，９間の抵抗値はｒ（ｓ−ｘ）と表せ、出力電圧比Ｙ は下記の数１のようになる。

【００１８】

【数１】 Ｙ＝（ｓ−ｘ）／ｓ （ただし０≦ｘ＜ｎ） 然るに、ｎ≦ｘ≦ｓのときは、帯状抵抗体４のみならず補助抵抗体１２にも電流 が流れ、両抵抗体４，１２の抵抗値変化を利用する並列回路が構成されるので、 端子７，９間の抵抗値はｒｘ、端子８，９間の抵抗値はｒ（ｓ−ｘ）／２、よっ て端子７，８間の抵抗値はｒ（ｓ＋ｘ）／２と表せ、出力電圧比Ｙは下記の数２ のようになる。

【００１９】

【数２】 Ｙ＝（ｓ−ｘ）／（ｓ＋ｘ） （ただしｎ≦ｘ≦ｓ） その結果、出力電圧比Ｙは摺動子１０のストローク量ｘに応じて図３に実線で 示すように変化し、ストロークエンドへ向かう摺動子１０のストローク量ｘがｎ のときやｎを僅かに越えたとき、Ｙの値が急激に変化するようになっている。つ まり、この可変抵抗器はストロークエンド付近において、摺動子１０を微小スト ローク移動させると出力電圧比Ｙを大きく変化させることができる。

【００２０】 しかも、上記可変抵抗器は、帯状抵抗体４が従来例のようなギャップを介する ことなく両電極２，３と接続されていて、この種ギャップの間隔のばらつきに抵 抗値が左右されないことに加え、一括して印刷形成できる帯状抵抗体４と補助抵 抗体１２との相対位置を高精度に規定することができるので、印刷ずれに起因す る動作特性のばらつきが回避でき、よって所望の抵抗値変化を行わせることので きる動作特性の安定した可変抵抗器となっている。

【００２１】 さらに、上記可変抵抗器は、ストロークエンド付近で抵抗値を大きく変化させ るための補助抵抗体１２が、帯状抵抗体４と同一材料であり、従来例のように高 抵抗体を別途印刷する必要がないので、抵抗パターンの印刷工程が１回で済むと いう利点がある。

【００２２】 図４は本考案の他の実施例に係る可変抵抗器の回路パターン形状を示す説明図 であり、図１と対応する部分には同一符号が付してある。

【００２３】 図４に示す可変抵抗器は、絶縁基板１上で摺動子１０の各接触片１０ａ〜１０ ｃが摺動する３個所の帯状領域に予め、抵抗層１１よりも比抵抗の極めて大きな 抵抗材料からなる高抵抗層１４を印刷形成しておき、各高抵抗層１４上にそれぞ れ帯状集電体６や帯状抵抗体４や補助抵抗体１２を印刷形成した点が、前記実施 例と大きく異なっている。なお、図４中の符号１５は、補助抵抗体１２に接続す る図示上側の高抵抗層１４の抵抗値をチェックするために付設した電極であり、 また、これら高抵抗層１４として、この実施例ではフェノール系のカーボンイン クを印刷した。

【００２４】 このように、帯状集電体６や両抵抗体４，１２の印刷面に高抵抗層１４が設け てあると、これら帯状集電体６や両抵抗体４，１２の表面を平滑化することがで き、また、接触片１０ｃを高抵抗層１４上で摺動させるほうが直接絶縁基板１上 で摺動させる場合よりも摺動抵抗が小さくなるので、この実施例は前記実施例に 比して摺動子１０の移動が円滑に行え、その分、摩耗が防止できて寿命を延ばす ことができる。

【００２５】 そして、補助抵抗体１２に接続されて帯状抵抗体４と略平行に延びる高抵抗層 １４が設けてあると、ストロークエンドへ向かう摺動子１０が補助抵抗体１２に 近接するまでは、接触片１０ｃが近時的に絶縁体上を摺動しているものと見做せ るので端子８，９間の抵抗値は前記実施例と同様に変化するが、摺動子１０が補 助抵抗体１２に近接すると、接触片１０ｃと補助抵抗体１２間に存在する高抵抗 層１４をもはや絶縁体と見做すことはできず、この高抵抗層１４の寄与によって 出力電圧比Ｙは図３に破線で示すように変化する。すなわち、摺動子１０が補助 抵抗体１２に近接すると、高抵抗層１４および補助抵抗体１２と帯状抵抗体４と によって並列回路が構成され、この後、摺動子１０が補助抵抗体１２に到達する までは、帯状抵抗体４および高抵抗層１４の抵抗値変化に応じて出力電圧比Ｙが 変化することとなり、計算式は省略するがＹの値は図３に破線で示すように右下 がりの曲線に沿って急激に減少していき、摺動子１０が補助抵抗体１２に到達し た時点（ストローク量ｘ＝ｎ）で、Ｙ＝（ｓ−ｎ）／（ｓ＋ｎ）となる。なお、 摺動子１０が補助抵抗体１２に到達してしまえば高抵抗層１４は寄与しなくなる ので、端子８，９間の抵抗値は再び前記実施例と同様に変化する。したがって、 この実施例は、ストロークエンド付近で抵抗値を大きく変化させる際にも、その 変化のしかたが滑らかである。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、帯状抵抗体と同一材料からなり該帯状抵抗体の端部に対 して並列な補助抵抗体を印刷形成し、摺動子が可動範囲の端部へ移動すると抵抗 パターンが直列回路から並列回路に移行するようにした本考案によれば、摺動子 の可動範囲の端部で抵抗値を大きく変化させることができるのみならず、印刷ず れに起因する動作特性のばらつきが回避できて信頼性の高い可変抵抗器を提供す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る可変抵抗器の回路パタ
ーン形状を示す説明図である。

【図２】該実施例の等価回路図である。

【図３】該実施例の動作特性をグラフ化した特性図であ
る。

【図４】本考案の他の実施例に係る可変抵抗器の回路パ
ターン形状を示す説明図である。

【図５】従来例に係る可変抵抗器の回路パターン形状を
示す説明図である。

【図６】該従来例の動作特性をグラフ化した特性図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２，３ 電極 ４ 帯状抵抗体 ６ 帯状集電体 ７，８，９ 端子 １０ 摺動子 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 接触片 １２ 補助抵抗体 １４ 高抵抗層

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に、所定電圧が印加される一
   対の電極と、これら両電極間を接続する帯状抵抗体と、
   該帯状抵抗体と同一材料からなり一方の上記電極に接続
   されて該帯状抵抗体の端部に対し並列な補助抵抗体と、
   上記帯状抵抗体と略平行に延びる帯状集電体とを印刷形
   成し、上記帯状抵抗体上および帯状集電体上を長手方向
   に沿って摺動可能な摺動子の一部が、該摺動子の可動範
   囲の端部で上記補助抵抗体上を摺動するようにしたこと
   を特徴とする可変抵抗器。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、上記絶縁基板
   上に、上記帯状抵抗体よりも比抵抗の極めて大きな抵抗
   材料からなり、上記補助抵抗体に接続されて該帯状抵抗
   体と略平行に延びる高抵抗層を印刷形成したことを特徴
   とする可変抵抗器。