JPH11144918A

JPH11144918A - 多回転式ポテンショメータ

Info

Publication number: JPH11144918A
Application number: JP30892297A
Authority: JP
Inventors: Tatsuki Goto; 竜樹後藤; Yoshihide Tonogai; 佳英殿貝; Masaaki Takagi; 正明高木
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP4768093B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分解能を向上させると共に、その生産性・耐
久性・信頼性を向上させることのできる多回転式ポテン
ショメータを提供すること。【解決手段】ケース１と、ケース１内に螺旋状に配置
された抵抗体２と、抵抗体２の表面に摺動接触する摺動
接点部３ａを有する回転体３とを備えると共に、回転体
３を回転させることによって、抵抗体２に対する摺動接
点部３ａの接触位置を変化させることのできる多回転式
ポテンショメータにおいて、抵抗体２が、テープ状絶縁
ベース材の表面上にコンダクティブプラスチック層が積
層されて形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多回転式のポテン
ショメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】多回転式ポテンショメータの一般的構造
を図７に示す。この多回転式ポテンショメータは、図７
(a)に示すように、ケース１０１内に螺旋状に配置され
た抵抗体１０２と、この抵抗体１０２に摺動接触する摺
動接点部１０３ａを有するリング状の回転体１０３とを
備えている。回転体１０３は、ロータ軸１０９ａに挿通
されており、シャフト１０９ｂを回転させることによ
り、図中横方向にスライドしながら回転して、その摺動
接点部１０３ａを抵抗体１０２に沿って摺動移動させ
る。抵抗体１０２の両端は、それぞれ第一端子１０５及
び第三端子１０７に接続され、摺動接点部１０３ａは、
コレクタ１０３ｂ及び摺動片１０３ｃを介して、第二端
子１０６に接続されている。抵抗体１０２に対する摺動
接点部１０３ａの接触位置を変えることで、第二端子１
０６と第一端子１０５（又は第三端子１０７）との間の
抵抗値を可変とすることができる。ここで、抵抗体１０
２は、図７(b)に示すように、銅(Cu)線の表面に絶縁処
理を施した絶縁線材１０２ａにNi-CrやCu-Ni等の抵抗線
材１０２ｂを螺旋状に巻き付けたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような多回転式ポ
テンショメータにおいては、抵抗体１０２に巻き付けら
れた抵抗線材１０２ｂと摺動接点部１０３ａとの接触位
置により抵抗値が変わるので、構造上その抵抗値は階段
状に変化する。この階段状に変化する抵抗値の一段分の
抵抗値がポテンショメータの分解能となるが、微細な変
動を検出するために分解能を更に小さくしたいという要
望があった。また、このような多回転式ポテンショメー
タは、上述した抵抗体１０２の製造に非常に手間がかか
り、ポテンショメータ全体の生産性を向上させる上での
障害となっていた。また、硬度が同等レベルの抵抗線材
１０２ｂと摺動接点部１０３ａとが摺動されるため、抵
抗線材１０２ｂが摩耗しやすく、隣接する抵抗線材１０
２ｂ同士でショートが発生してしまうなど、耐久性から
も更なる向上が望まれていた。また、構造上摺動する接
点〔抵抗体１０２と摺動接点部１０３ａとの間、摺動接
点部１０３ａとコレクタ１０３ｂとの間、摺動片１０３
ｃと第二端子１０６との間〕が多く、この部分で発生す
る接触抵抗が摺動を繰り返すに従って増加し、ポテンシ
ョメータとしての経時的信頼性を低下させる要因となっ
ていた。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたもので、分解能を向上させると共に、その生
産性・耐久性・信頼性を向上させることのできる多回転
式ポテンショメータを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ケースと、ケース内に螺旋状に配置された抵抗体
と、抵抗体の表面に摺動接触する摺動接点部を有する回
転体とを備える多回転式のポテンショメータにおいて、
抵抗体が、テープ状絶縁ベース材の表面上にコンダクテ
ィブプラスチック層を積層させて形成させたことを特徴
としている。

【０００６】請求項１に記載の発明における抵抗体は、
絶縁ベース材上にコンダクティブプラスチック層（以
下、「ＣＰ層」とも言う）を積層させたテープ状の形態
をしており、この抵抗体表面上を摺動接点部が連続的に
摺動する。このため、この発明によれば、取り出される
抵抗値が階段状に変化することはなく、理論的には分解
能が無限に小さくなり、微細な変動を検出することがで
きる。また、このテープ状の抵抗体の製造にあたって
は、フィルム状の絶縁ベース材上にＣＰ層を積層させ、
これをテープ状に切断するだけで良く、その製造が容易
でポテンショメータの生産性向上に寄与することができ
る。

【０００７】また、ＣＰ層表面は摺動性に優れており、
摺動接点部及び抵抗体の摩耗を抑えて耐久性を向上さ
せ、経時的信頼性を向上させることができる。更に、抵
抗体２がテープ状であるため、抵抗体の表面と摺動接点
部との接触状態が安定しており、この点からも信頼性を
向上させることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、抵抗体が、その
弾性復元力によりケースの内面に密着されていることを
特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、抵抗
体自体の弾性復元力により抵抗体がケースの内面に密着
し、抵抗体が安定した状態で保持される。また、抵抗体
の表面上を摺動接点部が摺動している間は、抵抗体がケ
ース内面に密着しているため、摺動接点部が抵抗体表面
上を円滑に摺動することができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、ケースの内面に
沿って螺旋状の抵抗体保持溝を形成し、抵抗体保持溝
は、その底部の幅が抵抗体の幅とほぼ同一とされ、その
開口部の幅が底部の幅に対して広くされていることを特
徴としている。請求項３に記載の発明によれば、抵抗体
を抵抗体保持溝に収納させる時に、抵抗体を抵抗体保持
溝の斜面にガイドさせて、容易に収納させることがで
き、生産性の向上に繋がる。また、抵抗体保持溝の底部
の幅が抵抗体の幅にほぼ等しくされているので、抵抗体
を確実に保持させることができる。更に、螺旋状の抵抗
体保持溝を形成させることにより、この抵抗体保持溝を
ガイドとして摺動接点部を螺旋状に摺動させ易くなり、
安定して抵抗体と摺動接点部とを摺動させることができ
る。

【００１０】請求項４に記載の発明は、抵抗体の一端に
接続されてケースの外部に露出された第一端子と、摺動
接点部に接続されてケースの外部に露出された第二端子
と、抵抗体の他端に接続されてケースの外部に露出され
た第三端子とを備えており、摺動接点部と第二端子との
間が導電性コイルバネにより接続されていることを特徴
としている。請求項４に記載の発明によれば、摺動する
接点を抵抗体と摺動接点部との間の一箇所のみにするこ
とができ、摺動抵抗の経時的増加による信頼性の低下を
防止でき、耐久信頼性を向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る多回転式ポテンショ
メータの一実施形態について、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１２】図１に示す多回転式ポテンショメータにお
いては、ケース１内にテープ状の抵抗体２が螺旋状に配
置されており、この抵抗体２に摺動接触する摺動接点部
３ａを有する回転体３が回転しながら図中横方向にスラ
イドするようにロータ軸９ａに取り付けられている。ケ
ース１は、合成樹脂製の内筒体１０と金属製の外筒体１
１とからなっている。外筒体１１の内径は、内筒体１０
の外径にほぼ等しく、内筒体１０の両端に、内筒体１０
の外径に等しい直径を有する円形のプレート４とマウン
ト９ｃが当接されており、外筒体１１により内筒体１
１、プレート４及びマウント９ｃが一体的に保持されて
いる。

【００１３】抵抗体２は、図２に示すように、絶縁ベー
ス材２ａ上にＣＰ層２ｂが形成されており、その両端に
は、ＣＰ層２ｂ上に更にコンタクト層２ｃが積層されて
いる。ＣＰ層２ｂは、導電性を与えるために炭素混入さ
せた熱硬化性樹脂を絶縁ベース材２ａ上に塗布し、これ
を加熱焼成させて硬化させたものである。絶縁ベース材
２ａとしては、加熱焼成に耐え得る耐熱性を有すると共
に、適度な柔軟変形性を有するフィルムが用いられる。

【００１４】また、コンタクト層２ｃは、抵抗体２の両
端に電圧を付加させるための電極となる銀(Ag)のパター
ンである。コンタクト層２ｃの形成にあたっては、銀ペ
ーストを用いて加熱焼成させて硬化させる。コンタクト
層２ｃを形成させるのは、ＣＰ層２ｂの長さＬを規制
し、検出可能な角度（有効電気角）を得る事と、後述す
る端子バネ５ｂ，７ｂとの接続を容易且つ確実にするた
めである。ＣＰ層２ｂやコンタクト層２ｃは、スクリー
ン印刷法やドローイング法による塗布方法によるのが、
均一な層厚さを実現するために好ましい。ＣＰ層２ｂの
層厚さが均一でないと、単位長さ当たりの抵抗値が異な
ってしまうからである。

【００１５】抵抗体２の製造時には、シート状の絶縁ベ
ース材２ａ上にＣＰ層２ｂを形成させ、対向する両端縁
にコンタクト層２ｃを形成させ、これをテープ状に切断
することにより、多くの抵抗体２を一度に容易に製造す
ることができる。これに対して、図７(b)に示すような
従来用いられていた抵抗体１０２の場合は、抵抗体１０
２とするまでの部品点数が多く、工程が複雑となるだけ
でなく、一本ずつ製造しなくてはならないため、非常に
手間もコストもかかるものであった。このことは、ポテ
ンショメータが多回転式であると抵抗体１０２の長さが
長くなるので、特に顕著である。これに対して、図１に
示す多回転式ポテンショメータは、飛躍的にその生産性
を向上させることができる。

【００１６】抵抗体２が取り付けられる内筒体１０は、
図３に示すように、その内面に螺旋状の抵抗体保持溝１
０ａが形成されている。なお、図３には、内筒体１０の
抵抗体保持溝１０ａに抵抗体２を保持させた状態が示さ
れている。この抵抗体保持溝１０ａは、その底部の幅が
抵抗体２の幅とほぼ等しくされていると共に、その開口
部の幅が底部の幅よりも広くされている。このため、抵
抗体保持溝１０ａの断面形状は、底部に向けて徐々に狭
くなる凹状となり、抵抗体保持溝１０ａに抵抗体２を収
納させるときに、抵抗体２をガイドするので収納作業を
行い易い。

【００１７】抵抗体２を抵抗体保持溝１０ａに収納する
ときには、抵抗体２を螺旋状に保持したまま内筒体１０
内に挿入し、抵抗体保持溝１０ａの螺旋に合わせる。そ
の後、抵抗体２を螺旋状に保持している力を除去する
と、抵抗体２は、自らの弾性復元力により拡がり、上述
したように、抵抗体保持溝１０ａの斜面によりガイドさ
れながら底部に密着するまで拡がる。このように、抵抗
体２がテープ状であり且つ自らの弾性復元力によりケー
ス１内面に密着するので、摺動接点部３ａは、テープ状
の抵抗体２の表面を円滑に摺動することができる。ま
た、抵抗体２は、自らの弾性復元力により螺旋状の形態
を保持することができる。

【００１８】また、ＣＰ層２ｂは、抵抗体２の表面全体
に形成されているため、この抵抗体２のＣＰ層２ｂに対
する摺動接点部３ａの接触位置を変更して抵抗値を変化
させるときに、その分解能は理論的には無限に小さくな
る。このため、微細な変動を検出することができる。ま
た、抵抗体２がテープ状であるため、摺動性に優れ、摩
耗しにくく、耐久性及び経時的信頼性が向上する。ま
た、抵抗体２がテープ状であるため、摺動接点部３ａと
の接触状態が安定しており、この点からも信頼性が向上
する。また、抵抗体保持溝１０ａに保持された抵抗体２
は、その幅が抵抗体保持溝１０ａの底部の幅と等しくさ
れているため、自らの弾性復元力による形態保持効果に
加えて、抵抗体保持溝１０ａに収納されると確実にその
位置が保持される。

【００１９】抵抗体２の抵抗体保持溝１０ａ内での収納
状態は、ＣＰ層２ｂの表面側が螺旋内側となるようにさ
れているが、このときの螺旋径に留意する必要がある。
螺旋径が小さすぎると、ＣＰ層２ｂに加わる応力が大き
くなり、ＣＰ層２ｂにクラックが発生しやすくなる。一
方、螺旋径があまりにも大きい場合は、抵抗体２の弾性
復元力が有効に作用せず、抵抗体保持溝１０ａの底部に
しっかりと密着させにくくなる。

【００２０】抵抗体２の両端は、図２に示されるよう
に、それぞれコンタクト層２ｃにおいて、端子バネ５
ｂ，７ｂにより内筒体１０に把持固定されている。これ
らの端子バネ５ｂ，７ｂには、それぞれリード線５ａ，
７ａの一端が接続され、これらのリード線５ａ，７ａの
他端がそれぞれ第一端子５及び第三端子７に接続されて
いる。このポテンショメータでは、第一端子５及び第三
端子７の双方を、プレート４から露出させるような構成
としており、リード線５ａは、内筒体１０の外表面に形
成された溝を通してプレート４側に配線されて、第一端
子５に接続されている。第一端子５及び第三端子７は、
プレート４に形成された挿入孔４ａ，４ｂ（図４(b)参
照）にそれぞれ挿入される。

【００２１】プレート４は、図４及び図５に示されるよ
うに、合成樹脂により形成されたほぼ円盤状の部材であ
る。その内面側には、内筒体１０との位置を合わせ用の
複数の弧状壁４ｃが立設されている。また、プレート４
には、上述した挿入孔４ａ，４ｂの他にも挿入孔４ｄが
形成されており、この挿入孔４ｄにはＬ字型に屈曲され
た第二端子６が挿入されている。第二端子６のプレート
４への挿入部はプレート４の表面側に突出されると共
に、第二端子６のプレート４の裏面側は、プレート４に
面接される。なお、挿入孔４ａ，４ｂ，４ｄは、プレー
ト４の中心に対して均等に配置されている。

【００２２】抵抗体２に摺動接触する摺動接点部３ａを
有する回転体３は、図４及び図５に示されるように、摺
動接点部３ａが先端に形成されているアーム部３ｂと、
このアーム部３ｂが片持ち状に取り付けられる円板部３
ｃと、この円板部３ｃが取り付けられるホルダ部３ｄと
からなっている。摺動接点３ａは、アーム部３ｂの先端
が３つに分岐されてブラシ状に形成されている。アーム
部３ｂは、弾性復元力を有する金属板で形成されてい
る。また、円板部３ｃは、導電性を有する金属により形
成されており、中央に正方形の孔を有している。円板部
３ｃは、その周縁の一部に形成された舌片に上述したア
ーム部３ｂの基端が溶接により導電性を確保した状態で
結合されている。

【００２３】円板部３ｃには、中央の正方形の孔部に隣
接して円形の孔部が二つ穿孔されており、これらの孔部
にホルダ部３ｄの凸部３ｇ，３ｇが嵌入され、凸部３
ｇ，３ｇが熱によりカシメられて、円板部３ｃとホルダ
部３ｄとが結合されている。ホルダ部３ｄ側にも正方形
の孔が形成されており、円板部３ｃ側の正方形の孔と共
に、挿通孔３ｆを形成している。ホルダ部３ｄは、その
内部が空洞とされており、この空洞部に後述するコイル
バネ８を収納している。ホルダ部３ｄの外周には、１８
０°離れた位置に一対のガイド凸部３ｅ，３ｅが側方に
突出されて形成されている。

【００２４】一対のガイド凸部３ｅ，３ｅは、上述した
抵抗体保持溝１０ａの凹溝に対応した凸部として形成さ
れている。このため、回転体３を内筒体１０に取り付け
たときには、ガイド凸部３ｅ，３ｅは、それぞれ抵抗体
保持溝１０ａ内をスライドするようになり、回転体３の
回転及びスライドをガイドする。回転体３中央の挿通孔
３ｆには、ロータ軸９ａが挿通される。また、回転体３
の円板部３ｃには、ホルダ部３ｄを貫通したコイルバネ
８の一端８ｂが半田付けされている。

【００２５】コイルバネ８は、図６に示されるように、
自然長の状態で中央のコイル部８ａが密となるようなバ
ネである。コイルバネ８の一端８ｂは、コイルバネ８の
中心軸に平行となるように直線状に延出され、その他端
８ｃは、コイルバネ８の中心軸から外方向に放射状に延
出されている。ただし、コイルバネ８がポテンショメー
タに組み込まれている状態では、回転体３が最もプレー
ト４側に位置した場合であっても、コイル部８ａがある
程度伸張されて各巻周間には、常に隙間が形成された状
態とされる。回転体３が回転されると、コイルバネ８
は、図６(a)中のＲ方向、即ち、コイルバネ８の回転を
捻り込む方向に一端８ｂを回転させながら更に伸張され
る。

【００２６】コイルバネ８の一端８ｂは、上述したよう
に円板部３ｃに半田付けされているが、その他端８ｃ
は、プレート４に取り付けられた第二端子６に半田付け
されている。このため、摺動接点部３ａと第二端子６と
は、アーム部３ｂ・円板部３ｃ・コイルバネ８を介して
直接的に接続される。この結果、このポテンショメータ
においては、摺動する接点が抵抗体２と摺動接点部３ａ
との間だけとなり、接触抵抗の増加を防止することがで
き、経時的信頼性を向上させることができる。

【００２７】コイルバネ８の設計時には、バネとしての
特性及び形状に留意する必要がある。摺動接点部３ａが
抵抗体２の一端側から他端側に螺旋状に摺動する間にお
ける、コイルバネ８の一端８ｂの回転数及び図１中Ｘ方
向の変位量を考慮して、回転及び変位が最も大きくなっ
ても、コイルバネ８の変形が弾性範囲内におさまるよう
にする。また、コイルバネ８を、図６(a)中のＲ方向、
即ち、コイルバネ８の螺旋に対して捻り込む方向に回転
させるのは、コイルバネ８に作用する残留応力を、Ｒ方
向と反対方向に回転させたときよりも小さく抑えること
ができるからである。このとき、後述のローター軸９ａ
は、コイルバネ８をＲ方向に回転させたときのコイルバ
ネ８の余分な動きを規制して座屈を防止するための案内
手段となる。

【００２８】上述した回転体３の挿通孔３ｆに挿通され
るロータ軸９ａは、図１に示されるように、シャフト９
ｂと連結されており、ケース１の外部からシャフト９ｂ
を回転させることにより、シャフト９ｂと共に回転す
る。ロータ軸９ａは、回転体３中央の挿通孔３ｆと同じ
四角形の断面形状を有しており、ロータ軸９ａの回転に
伴って回転体３を回転させる。また、ロータ軸９ａは、
回転体３が図１中の横方向にスライドする際には、回転
体３のスライドをガイドする。

【００２９】シャフト９ｂは、マウント９ｃに保持さ
れ、その一端がケース１の外部に延出されている。マウ
ント９ｃは、その中央に円筒部９ｄを有しており、シャ
フト９ｂの軸受けとして摺動性能を確保している。円筒
部９ｄの内部には金属製の軸受け９ｅが圧入又は接着さ
れ、シャフト９ｂのガタを抑制している。また、必要に
応じて、円筒部９ｄの外表面にはポテンショメータを種
々の部位に固定するときに使用されるネジ部９ｆが形成
されている。

【００３０】上述した構成部品よりなるポテンショメー
タの組立時には、予め回転体３、プレート４及びコイル
バネ８をアッセンブリしてコイルアッセンブリとして製
造しておく。次いで、外筒体１１に、マウント９ｃ-内
筒体１０-ロータ軸９ａ及びシャフト９ｂ-コイルアッセ
ンブリを順次取り付け、最後に外筒体１１の爪部１１ａ
をプレート４の表面側に折り曲げて組み立てを完了す
る。

【００３１】上述したポテンショメータを使用する際に
は、第一端子５と第三端子７との間に電圧を負荷し、第
一端子５（又は第三端子７）と第２端子との間で分圧さ
れた電圧を取り出す。このとき、シャフト９ｂを回転さ
せることで抵抗体２に対する摺動接点部３ａの接触位置
を変えることにより、第一端子５（又は第三端子７）と
第２端子との間の抵抗値を変えることができるので、取
り出される分圧を変えることができる。

【００３２】本発明の多回転式ポテンショメータは、上
述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上
述した実施形態におけるポテンショメータは、抵抗体２
のＣＰ層２ｂが、抵抗体２の螺旋内側となるようなもの
であったが、ＣＰ層が螺旋外側に来るように抵抗体を配
置し、この抵抗体外側表面に沿って摺動接点部を摺動さ
せることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る多回転式ポテンショメータ
は、ケースと、ケース内に螺旋状に配置された抵抗体
と、抵抗体の表面に摺動接触する摺動接点部を有する回
転体とを備えたもので、抵抗体が、テープ状絶縁ベース
材の表面上にコンダクティブプラスチック層（ＣＰ層）
が積層されて形成されているので、分解能を向上させる
と共に、その生産性・耐久性・信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)は本発明に係る多回転式ポテンショメータ
の一実施形態を示す断面図であり、(b)は図１(a)におけ
るＸ方向矢視側面図である。

【図２】(a)は抵抗体を展開した状態の平面図、(b)は図
２(a)におけるII-II線断面斜視図である。

【図３】(a)は図１における内筒体の断面図であり、(b)
は図３(a)におけるＹ方向矢視側面図であり、(c)は図３
(a)におけるＸ方向矢視側面図である。

【図４】(a)は図１におけるコイルアッセンブリの正面
であり、(b)は図４(a)におけるＹ方向矢視側面図であ
る。

【図５】図４(a)における各部材を分離して示す正面図
である。

【図６】図４及び図５おけるコイルバネの自然状態を示
しており、(a)は左側面図、(b)は正面図、(c)は右側面
図である。

【図７】従来の多回転式ポテンショメータを示してお
り、(a)は断面図、(b)は抵抗体の一部断面拡大側面図で
ある。

【符号の説明】

１…ケース、１０…内筒体、１０ａ…抵抗体保持溝、１
１…外筒体、２…抵抗体、２ａ…絶縁ベース材、２ｂ…
コンダクティブプラスチック層（ＣＰ層）、３…回転
体、３ａ…摺動接点部、５…第一端子、６…第二端子、
７…第三端子、８…コイルバネ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケースと、前記ケース内に螺旋状に配置
された抵抗体と、前記抵抗体の表面に摺動接触する摺動
接点部を有する回転体とを備える多回転式ポテンショメ
ータにおいて、前記抵抗体は、テープ状絶縁ベース材の表面上にコンダ
クティブプラスチック層が積層されて形成されているこ
とを特徴とする多回転式ポテンショメータ。
【請求項２】前記抵抗体は、その弾性復元力により前
記ケースの内面に密着されていることを特徴とする請求
項１に記載の多回転式ポテンショメータ。
【請求項３】前記ケースの前記内面に沿って螺旋状の
抵抗体保持溝を形成し、前記抵抗体保持溝は、その底部
の幅が前記抵抗体の幅とほぼ同一とされ、その開口部の
幅が前記底部の幅に比して広くされていることを特徴と
する請求項１又は２に記載の多回転式ポテンショメー
タ。
【請求項４】前記抵抗体の一端に接続されて前記ケー
スの外部に露出された第一端子と、前記摺動接点部に接
続されて前記ケースの外部に露出された第二端子と、前
記抵抗体の他端に接続されて前記ケースの外部に露出さ
れた第三端子とを備えており、前記摺動接点部と前記第
二端子との間が導電性コイルバネにより接続されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の多
回転式ポテンショメータ。