JPH0822908A - 可変抵抗装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 可変抵抗ゴム６の横断面形状を、変形を受け
ていないときはその外周が円形をなす形状とし、この可
変抵抗ゴム６の外周面と電極５，７とが線状部分で接触
するようにする。 【効果】 可変抵抗ゴム６と電極５，７とが従来のよう
に面接触するのではなく、線状部分で互いに接触するの
で、可変抵抗ゴム６の変形に対する電極５，７と可変抵
抗ゴム６との間の摩擦力の影響を最小限度とし、加圧力
と電極５，６間の電気抵抗値との関係におけるヒステリ
シス現象を小さくすることができる。また、可変抵抗ゴ
ム６の圧縮変形量を大きくすることができるので、電極
７ないしは押圧子８のストロークを大きくすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、力を作用されると電気
抵抗を変化する可変抵抗装置に係り、特に変形を受ける
と該変形の大きさに応じて電気抵抗を変化する可変抵抗
ゴムを利用した可変抵抗装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来のこの種の可変抵抗装置を示
しており、シート状の可変抵抗ゴム１を一対の平板状の
電極２，３で両側から挟んだ構造となっている。このよ
うな構造において、矢印Ａのように電極２を押圧する
と、この電極２に押されて可変抵抗ゴム１が厚さ方向に
圧縮変形し、該可変抵抗ゴム１の電気抵抗が低下するこ
とにより、電極２，３間の電気抵抗が低下する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の可変抵抗装
置においては、電極２が加圧されて可変抵抗ゴム１の変
形が大きくなって行くときも、電極２，３に対する加圧
力が減少されて可変抵抗ゴム１の変形が小さくなって行
く（元の形状に復帰して行く）ときも、電極２，３と可
変抵抗ゴム１との間の滑りが伴う。ところが、電極２，
３と可変抵抗ゴム１とが面接触しているので、電極２，
３と可変抵抗ゴム１との間に作用する摩擦力により、電
極２に対する加圧力が増加して行くときは、その加圧力
の増加に対し可変抵抗ゴム１の変形の増大が遅れる一
方、電極２に対する加圧力が減少して行くときは、その
加圧力の減少に対し可変抵抗ゴム１の変形の減少（元の
形状への復帰）が遅れる。

【０００４】したがって、図２のように横軸に加圧力、
縦軸に電極２，３間の電気抵抗値をとると、加圧力が増
大する過程と、減少する過程とでは、加圧力と前記電気
抵抗値との関係が相違するようになり、ヒステリシス現
象を生じる。また、図３のように、点Ｐに至るまで加圧
力を増大して行き、点Ｐに達した時点で加圧力の増大を
停止し、以後、加圧力を一定に保持すると、加圧力は一
定であるにも関わらず、電極２，３間の電気抵抗値が減
少して行く現象が見られる。このため、前記従来の可変
抵抗装置においては、加圧力と電極間２，３の電気抵抗
値との関係が一義的に決まらないという問題があった。

【０００５】また、可変抵抗ゴム１がシート状であるた
め、該可変抵抗ゴム１の圧縮変形量を大きくすることが
できないので、電極２のストロークを大きくすることが
できなかった。このため、電極２を押したときに、押し
込み感が得られない等の問題もあった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、本発明の一つの目的は、加圧力と電極間の抵
抗値との関係におけるヒステリシス現象を小さくするこ
とができる可変抵抗装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、可変抵抗ゴムを押圧
する電極または押圧子のストロークを大きくすることが
できる可変抵抗装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による可変抵抗装
置は、変形を受けると該変形の大きさに応じて電気抵抗
を変化する可変抵抗ゴムであって、変形を受けていない
ときは横断面外周が円形をなしている可変抵抗ゴムと、
この可変抵抗ゴムに対し相対的に可動であって該ゴムの
外周面に線状部分で接触される電極とを有してなるもの
である。

【０００９】

【作用】本発明においては、電極自体または電極とは別
途に設けられる押圧子を押圧することにより、電極を可
変抵抗ゴムに押圧すると、可変抵抗ゴムが変形して該ゴ
ムの電気抵抗が変化することにより、電極間の電気抵抗
が変化する。したがって、本発明による可変抵抗装置
は、文字通りの可変抵抗装置としては勿論、スイッチ
や、センサー等としても使用することができる。

【００１０】また、本発明においては、可変抵抗ゴムの
横断面外周が円形をなしているため、可変抵抗ゴムと電
極とが従来のように面接触するのではなく、線状部分で
互いに接触するので、可変抵抗ゴムの変形に対する電極
と可変抵抗ゴムとの間の摩擦力の影響を最小限度とする
ことができるから、加圧力の増加および減少に対する可
変抵抗ゴムの変形の増大および減少の遅れが少なくな
り、ひいては加圧力と電極間の抵抗値との関係における
ヒステリシス現象を小さくすることができる。

【００１１】また、変形を受けていないときの可変抵抗
ゴムの横断面外周が円形をなしているため、可変抵抗ゴ
ムの圧縮変形量を大きくすることができるので、電極ま
たは押圧子のストロークを大きくすることができる。こ
のため、電極または押圧子を押したときに、押し込み感
を得ることができる。

【００１２】なお、従来の可変抵抗ゴムとして一般的な
ものは、ポリブタジエンゴムにカーボンブラック等の炭
素粒子を大量に分散させてなるものであったので、加工
性が非常に悪く、シート状にしか成形することができな
かった。しかるに、本発明者が先に特願平３−１３３８
２２号において提案した「カーボンブラックまたは／お
よびグラファイト等の炭素粒子を混合してなる導電ゴム
をあらかじめ架橋させた後、該導電ゴムと相溶性を有す
る液状ゴムを該導電ゴムに吸収させ、しかる後に前記液
状ゴムを架橋させてなる可変抵抗ゴム」を用いれば、加
工性がよいので、押し出し加工等によって本発明におけ
る「横断面外周が円形をなしている」可変抵抗ゴムを得
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図４および５は本発明による可変抵抗装置の
第一実施例を示す。この実施例において、箱状のケース
４内の底部には平板状の電極５が収容されており、この
電極５上には中実の横断面円形状の可変抵抗ゴム６が、
その外周面が電極５に接するようにして収容されてい
る。前記可変抵抗ゴム６は、変形を受けていない状態で
は高い電気抵抗値を有しているが、変形を受けると該変
形の大きさに応じてその電気抵抗値を低下させる特性を
有している（この可変抵抗ゴム６の製造方法について
は、後で詳しく説明する）。

【００１４】前記ケース４内の電極５上には、平板状の
電極７がケース４の底部および電極５と平行な状態で可
変抵抗ゴム６の外周面に接するようにして収容されてお
り、この電極７はケース４に対して該ケース４の底部と
垂直な方向（図における上下方向）に移動可能とされて
いる。前記ケース４内の前記電極上７には、電気絶縁体
からなる押圧子８の一端側（図における下端側）が収容
されており、この押圧子８の他端側（図における上端
側）はケース４の底部と反対側の部分に設けられた開口
部４ａからケース４外に突出している。前記押圧子８
は、ケース４に対して該ケース４の底部と垂直な方向
（図における上下方向）に移動可能とされている。ま
た、前記押圧子８の電極７に接する面（図における下
面）はケース４の底部と平行な平面状をなしている。

【００１５】次に、本実施例の作動を説明する。図４お
よび５の矢印Ｂのように押圧子８を押し下げることによ
り、電極７を可変抵抗ゴム６に押圧すると、可変抵抗ゴ
ム６が電極５，７に挟み付けられて変形し、この変形量
に応じて該ゴム６の電気抵抗が低下し、ひいては電極
５，７間の電気抵抗が低下する。したがって、この可変
抵抗装置は、文字通りの可変抵抗装置としては勿論、ス
イッチや、センサー等としても使用することができる。

【００１６】この可変抵抗装置においては、可変抵抗ゴ
ム６の横断面外周が円形をなしているため、可変抵抗ゴ
ム６と電極５，７とが従来のように面接触するのではな
く、線状部分で互いに接触するので、可変抵抗ゴム６の
変形に対する電極５，７と可変抵抗ゴム６との間の摩擦
力の影響を最小限度とすることができるから、加圧力の
増加・減少に対する可変抵抗ゴム６の変形の増大・減少
の遅れが少なくなり、ひいては加圧力と電極間の抵抗値
との関係におけるヒステリシス現象を小さくすることが
できる。

【００１７】また、可変抵抗ゴム６の横断面外周が円形
をなしているため、可変抵抗ゴム６の圧縮変形量を大き
くすることができるので、押圧子８および電極７のスト
ロークを大きくすることができる。このため、押圧子８
を押したときに、押し込み感を得ることができる。

【００１８】図６は本発明の第二実施例を示す。この実
施例においては、可変抵抗ゴム６の横断面形状が環状と
されている（すなわち、可変抵抗ゴム６は管状とされて
いる）。他の構成は前記第一実施例と同様である。

【００１９】本実施例においても前記実施例の場合と同
様の作用効果を得ることができる。そして、可変抵抗ゴ
ム６の横断面形状が環状とされているので、前記第一実
施例の場合のように中実の可変抵抗ゴム６を用いる場合
より可変抵抗ゴム６の圧縮変形量をより一層大きくする
ことができるので、押圧子８および電極７のストローク
をより一層大きくすることができる。

【００２０】図７は本発明の第三実施例を示す。この実
施例においては、可変抵抗ゴム６の横断面形状は、中実
円形の横断面に多数の小孔９を開けた形状とされてい
る。他の構成は前記第一および第二実施例と同様であ
る。

【００２１】本実施例においても前記各実施例の場合と
同様の作用効果を得ることができる。そして、この実施
例においても、可変抵抗ゴム６の圧縮変形量をより一層
大きくすることができるので、押圧子８および電極７の
ストロークをより一層大きくすることができる。

【００２２】図８および９は本発明による可変抵抗装置
の第四実施例を示す。この実施例において、箱状のケー
ス４内の底部には一対の平板状の電極５，７が固定され
ており、これらの電極５，７上には中実の横断面円形状
の可変抵抗ゴム６が、その外周面が電極５，７に接する
ようにして収容されている。前記ケース４内の電極５，
７上には、電気絶縁体からなる押圧子８の一端側（図に
おける下端側）が収容されており、この押圧子８の他端
側（図における上端側）はケース４の底部と反対側の部
分に設けられた開口部４ａからケース４外に突出してい
る。前記押圧子８は、ケース４に対して該ケース４の底
部と垂直な方向（図における上下方向）に移動可能とさ
れている。また、前記押圧子８の電極７に接する面（図
における下面）はケース４の底部と平行な平面状をなし
ている。

【００２３】本実施例においても、図８および９の矢印
Ｂのように押圧子８を押し下げると、可変抵抗ゴム６が
押圧子８と電極５，７との間で挟み付けられて変形する
ので、該ゴム６の電気抵抗が低下し、ひいては電極５，
７間の電気抵抗が低下する。

【００２４】《可変抵抗ゴム６の製造方法について》従
来の可変抵抗ゴムとして一般的なものは、ポリブタジエ
ンゴムにカーボンブラック等の炭素粒子を大量に分散さ
せてなるものであったので、加工性が非常に悪く、シー
ト状にしか成形することができなかった。しかるに、本
発明者が先に特願平３−１３３８２２号において提案し
た「カーボンブラックまたは／およびグラファイト等の
炭素粒子を混合してなる導電ゴムをあらかじめ架橋させ
た後、該導電ゴムと相溶性を有する液状ゴムを該導電ゴ
ムに吸収させ、しかる後に前記液状ゴムを架橋させてな
る可変抵抗ゴム」は、加工性がよく、押し出し加工によ
って前記各実施例の図４〜９のような形状の可変抵抗ゴ
ム６を得ることができる。

【００２５】次に、このような可変抵抗ゴム６の製造方
法の具体例について説明する。

【００２６】（可変抵抗ゴム６の製造方法の具体例１）
導電性カーボンブラックが混合されている未加硫状態の
導電性シリコーンゴム６ＫＥ−３６０１Ｕ（信越化学
（株）製）１００重量部に、架橋剤Ｃ−３を５．０重量
部添加、混合したものを押し出し加工により図４，６，
７，８のような横断面形状にした後、これを２２０℃の
熱空気中にて１０分間放置して一次架橋させ、さらに２
００℃で４時間放置して二次架橋させる。

【００２７】次に、このようして二次架橋した導電性シ
リコーンゴムを、トルエン１０ｍｌに対し液状シリコー
ンゴムＳＥ−１８８５・Ａ液、Ｂ液（東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン（株）製）を１０ｇずつの割合で加
え、攪拌して均一に溶かして作成した溶液に４８時間室
温にて浸漬することにより、前記二次架橋した導電性シ
リコーンゴムに前記液状シリコーンゴムＳＥ−１８８５
をトルエンとともに吸収させる（前記液状シリコーンゴ
ムＳＥ−１８８５は、前記導電性シリコーンゴムと相溶
性を有し、かつ該導電性シリコーンゴムに吸収され得る
ものである）。

【００２８】次に、前記溶液から前記導電性シリコーン
ゴムを取り出し、７０℃の熱空気中にて１時間放置する
ことにより、吸収されたトルエンをすべて揮発させると
ともに、ゴムＳＥ−１８８５を架橋させ、この架橋した
ゴムＳＥ−１８８５が前記導電性シリコーンゴム中に均
一に分散した状態とする。

【００２９】（可変抵抗ゴム６の製造方法の具体例２）
前記具体例１と同じの、押し出し加工後二次架橋した導
電性シリコーンゴムを、トルエン２０ｍｌに対し液状シ
リコーンゴムＳＥ−１８８１（東レ・ダウコーニング・
シリコーン（株）製）を３０ｇの割合で加え、攪拌し溶
かして作成した溶液に７２時間室温にて浸漬することに
より、前記二次架橋した導電性シリコーンゴムに前記液
状シリコーンゴムＳＥ−１８８１をトルエンとともに吸
収させる（前記液状シリコーンゴムＳＥ−１８８１は、
前記導電性シリコーンゴムと相溶性を有し、かつ該導電
性シリコーンゴムに吸収され得るものである）。

【００３０】次に、前記溶液から前記導電性シリコーン
ゴムを取り出し、１５０℃の熱空気中にて１時間放置す
ることにより、吸収されたトルエンをすべて揮発させる
とともに、ゴムＳＥ−１８８１を架橋させ、この架橋し
たゴムＳＥ−１８８１が前記導電性シリコーンゴム中に
均一に分散した状態とする。

【００３１】（可変抵抗ゴム６の製造方法の具体例３）
前記具体例１と同じの、押し出し加工後二次架橋した導
電性シリコーンゴムを、トルエン２０ｍｌに対し液状シ
リコーンゴムＳＥ−１７４０・Ａ液、Ｂ液（東レ・ダウ
コーニング・シリコーン（株）製）を１５ｇずつ加え、
攪拌し均一に溶かして作成した溶液に７２時間室温にて
浸漬することにより、前記二次架橋した導電性シリコー
ンゴムに前記液状シリコーンゴムＳＥ−１７４０をトル
エンとともに吸収させる（前記液状シリコーンゴムＳＥ
−１７４０は、前記導電性シリコーンゴムと相溶性を有
し、かつ該導電性シリコーンゴムに吸収され得るもので
ある）。次に、前記溶液から前記導電性シリコーンゴム
を取り出し、８０℃の熱空気中にて１時間放置すること
により、吸収されたトルエンをすべて揮発させるととも
に、ゴムＳＥ−１７４０を架橋させ、この架橋したゴム
ＳＥ−１７４０が前記導電性シリコーンゴム中に均一に
分散した状態とする。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明による可変抵抗装置
は、加圧力と電極間の抵抗値との関係におけるヒステリ
シス現象を小さくすることができるとともに、可変抵抗
ゴムを押圧する電極または押圧子のストロークを大きく
することができる等の優れた効果を得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の可変抵抗装置を示す断面図である。

【図２】前記従来の可変抵抗装置の加圧力と電気抵抗と
の関係を示す特性図である。

【図３】前記従来の可変抵抗装置において、加圧力を増
大させて行った後、その加圧力の増大を停止して加圧力
を一定の大きさに保持した場合の加圧力と電気抵抗との
関係を示す特性図である。

【図４】本発明による可変抵抗装置の第一実施例を示す
断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。

【図６】本発明による可変抵抗装置の第二実施例を示す
断面図である。

【図７】本発明による可変抵抗装置の第三実施例を示す
断面図である。

【図８】本発明による可変抵抗装置の第四実施例を示す
断面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。

【符号の説明】

５ 電極 ６ 可変抵抗ゴム ７ 電極 ８ 押圧子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変形を受けると該変形の大きさに応じて
   電気抵抗を変化する可変抵抗ゴムであって、変形を受け
   ていないときは横断面外周が円形をなしている可変抵抗
   ゴムと、この可変抵抗ゴムに対し相対的に可動であって
   該ゴムの外周面に線状部分で接触される電極とを有して
   なる可変抵抗装置。
2. 【請求項２】 一対の前記電極が前記可変抵抗ゴムを挟
   むように配置されている請求項１記載の可変抵抗装置。
3. 【請求項３】 一対の前記電極が前記可変抵抗ゴムに関
   して同じ側に配置されており、これらの電極に対し相対
   的に可動な押圧子がこれらの電極に前記可変抵抗ゴムを
   介して対向されている請求項１記載の可変抵抗装置。
4. 【請求項４】前記可変抵抗ゴムは、炭素粒子を混合して
   なる導電ゴムをあらかじめ架橋させた後、該導電ゴムと
   相溶性を有する液状ゴムを該導電ゴムに吸収させ、しか
   る後に前記液状ゴムを架橋させてなる請求項１，２また
   は３記載の可変抵抗装置。