WO2018158905A1 - 回転操作部品 - Google Patents

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WO2018158905A1
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annular
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Inventor
勝 宮城
井上 大輔
Original Assignee
東京コスモス電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02Details
    • H01H19/10Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H19/20Driving mechanisms allowing angular displacement of the operating part to be effective in either direction

Definitions

  • the present invention relates to a rotary operation component including a rotary operation shaft and a bearing into which one end of the rotation operation shaft is inserted and rotatably holds the rotary operation shaft.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a rotating shaft holding structure for an electronic component that prevents a rotating operation shaft from coming out of the bearing when a retaining ring fitted in a groove of the rotating operation shaft comes into contact with the bearing. Is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a rotary operation component capable of suppressing the play of the rotary operation shaft while allowing the rotary operation shaft to rotate smoothly with respect to the bearing.
  • the rotational operation component of the present invention includes a rotational operation shaft, a bearing in which one end of the rotational operation shaft is inserted, and rotatably supporting the rotational operation shaft, and a ring spring.
  • a rotational operation shaft In the annular region holding the shaft, an annular first end is provided at the end on the back side of the bearing, and an annular second end is provided on the end opposite to the inner end in the annular region.
  • a first tapered surface is formed on the inner side of the first end so that the inner diameter of the bearing increases toward the inner side of the bearing, and the surface faces the first tapered surface of the rotation operation shaft.
  • the second taper surface is formed so that the outer diameter of the rotation operation shaft increases toward the inner side of the bearing, and the taper angle of the first taper surface is larger than the taper angle of the second taper surface.
  • the ring spring is sandwiched between the first tapered surface and the second tapered surface , Characterized in that it is arranged in a state of pressing the first tapered surface.
  • rattling of the rotary operation shaft can be suppressed while allowing the rotary operation shaft to rotate smoothly with respect to the bearing.
  • a potentiometer will be described as an example of a rotary operation component.
  • the present invention is not limited to this, and can be widely applied to components including a rotation operation shaft and a bearing in which one end of the rotation operation shaft is inserted and the rotation operation shaft is rotatably held.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a potentiometer 10 according to the present embodiment.
  • the potentiometer 10 includes a rotation operation shaft 11, a magnet 12, a bearing 13, a ring spring 14, a circuit board 15, and a holder 16.
  • Rotation operation axis 11 is an axis that is rotated by a user.
  • the magnet 12 is a magnet that is fixed to the rotation operation shaft 11 and rotates together with the rotation operation shaft 11.
  • the change of the magnetic field due to the rotation of the magnet 12 is detected by the Hall IC 15a mounted on the circuit board 15 described later.
  • the bearing 13 is a bearing into which one end portion of the rotary operation shaft 11 is inserted and rotatably holds the rotary operation shaft 11.
  • the bearing 13 is combined with the holder 16 to form a housing that houses the circuit board 15.
  • the ring spring 14 is an annular spring that is partially cut.
  • the ring spring 14 has elasticity, and when it is deformed so that the interval between the cut portions is widened, the ring spring 14 is narrowed to return to the original shape. Therefore, when there is an object on the inner peripheral side of the ring spring 14, the object is pressed.
  • the cross section of the ring spring 14 may be circular or elliptical.
  • the circuit board 15 is a circuit board on which an electronic circuit such as a Hall IC (Integrated Circuit) 15a is mounted. When the magnet 12 rotates, the circuit board 15 converts the change in the magnetic field detected by the Hall IC 15a into a voltage and outputs the voltage.
  • a Hall IC Integrated Circuit
  • the holder 16 is combined with the bearing 13 to form a housing for storing the circuit board 15.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the potentiometer 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing a state of the rotary operation shaft 11 and the ring spring 14 disposed between the bearings 13. 2 and 3 are cross-sectional views when the rotary operation shaft 11 includes a rotation axis and is cut along a cross section parallel to the rotation axis.
  • the bearing 13 has an annular first end portion 13 b at the end on the back side of the bearing 13 in the annular region 13 a that holds the rotation operation shaft 11, and the annular region 13 a.
  • An annular second end portion 13c is provided at an end portion on the opposite side to the end portion on the back side.
  • a first tapered surface 13d is formed on the inner side of the first end portion 13b so that the inner diameter of the bearing 13 increases toward the inner side of the bearing 13 (in the direction of arrow A).
  • a second tapered surface 11 a is formed on the surface of the rotational operation shaft 11 that faces the first tapered surface 13 d so that the outer diameter of the rotational operation shaft 11 increases toward the back side of the bearing 13. .
  • the taper angle ⁇ of the first tapered surface 13d is larger than the taper angle ⁇ of the second tapered surface 11a.
  • the first tapered surface 13d and the second tapered surface 11a are linear when viewed in cross section.
  • the first tapered surface 13d and the second tapered surface 11a may be formed so as to be curved.
  • the ring spring 14 is disposed between the first tapered surface 13d and the second tapered surface 11a so as to press the first tapered surface 13d.
  • the annular ring spring 14 that is partially cut is deformed so that the interval between the cut portions is widened, and is disposed between the first tapered surface 13d and the second tapered surface 11a. Is done. And the ring spring 14 presses the 1st taper surface 13d by narrowing to return to the original shape.
  • the ring spring 14 tends to move along the first tapered surface 13d in the direction opposite to the back side of the bearing 13 (the direction opposite to the arrow A). 13d and the second tapered surface 11a. As a result, rattling of the rotary operation shaft 11 with respect to the bearing 14 can be effectively suppressed.
  • the rotation operation shaft 11 includes a first columnar portion 11b inserted into the bearing 13 and a second columnar portion 11c having an outer diameter larger than that of the first columnar portion 11b.
  • the second end portion 13c supports the annular step portion 11d at the boundary between the first columnar portion 11b and the second columnar portion 11c with a surface. Thereby, the play of the rotating operation shaft 11 can be more effectively suppressed.
  • the step portion 11d described above is composed of the side surface 11e of the second columnar portion 11c and the annular surface 11f on the outer peripheral side of the bottom surface of the second columnar portion 11c.
  • the second end portion 13c supports the side surface 11e of the second cylindrical portion 11c by the annular surface 13e from the radial direction of the rotation operation shaft 11, and is provided on the outer peripheral side of the bottom surface of the second cylindrical portion 11c.
  • the annular surface 11 f is supported by the annular surface 13 f of the bearing 13 from the axial direction of the rotary operation shaft 11.
  • the rotation operation shaft 11 includes the first columnar portion 11 b and the second columnar portion 11 c, but the first columnar portion 11 c is used as a flange, and the first columnar portion 11 c is a flange.
  • the third cylindrical portion having the same or smaller outer diameter than the cylindrical portion 11b of the first cylindrical portion 11b and the third cylindrical portion is the second cylindrical portion. It is good also as providing so that 11c may be pinched
  • the second columnar portion 11c does not have to be a columnar shape, and may be a columnar shape such as a prismatic shape.
  • the second end portion 13 c supports the annular surface 11 f on the outer peripheral side of the bottom surface of the columnar portion by the annular surface 13 f from the axial direction of the rotation operation shaft 11.
  • a step is formed by the two annular surfaces 13 e and 13 f in the second end portion 13 c. However, there is no step, and the step is perpendicular to the rotation axis of the rotary operation shaft 11.
  • An annular surface may be formed.
  • the second end 13c supports the annular surface 11f on the outer peripheral side of the bottom surface of the second columnar portion 11c from the axial direction of the rotation operation shaft 11 by the annular surface described above.
  • the rotation operation shaft 11 has a wall surface 11 g that stops the movement of the ring spring 14 at the end of the second tapered surface 11 a on the back side (direction of arrow A) of the bearing 13.
  • a structure that prevents the rotation operation shaft 11 from moving in the axial direction of the rotation operation shaft 11 is provided in a portion other than the first end portion 13b to prevent the rotation operation shaft 11 from coming off the bearing 13. It is good to do.
  • a groove is formed around the rotation operation shaft 11
  • a protrusion is formed on the bearing 13 and the protrusion engages with the groove, so that the rotation of the rotation operation shaft 11 is not hindered.
  • the movement of the rotary operation shaft 11 in the direction may be prevented.
  • a cylindrical inner wall surface 11h that is separated from the rotation axis of the rotation operation shaft 11 by a certain distance is formed at the other end of the second tapered surface 11a.
  • an annular wall surface 11i is formed at the end opposite to the end of the inner wall 11h connected to the second tapered surface 11a.
  • cylindrical inner wall surface 11h is formed between the second tapered surface 11a and the wall surface 11i
  • a tapered surface may be provided instead of the inner wall surface 11h.
  • This tapered surface may be an extension of the second tapered surface 11a.
  • the present invention is suitable for use in a rotary operation component having a rotary operation shaft such as a rotary switch or a potentiometer.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Adjustable Resistors (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

回転操作部品は、回転操作軸(11)と、軸受(13)と、リングバネ(14)と、を備え、軸受(13)は、回転操作軸(11)を保持する環状領域における奥側の端部に環状の端部を有し、環状の端部の内側には、軸受(13)の奥側に向かうほど軸受(13)の内径が大きくなるよう第1のテーパー面が形成されており、回転操作軸(11)の第1のテーパー面に対向する面には、軸受(13)の奥側に向かうほど回転操作軸(11)の外径が大きくなるよう第2のテーパー面が形成されており、第1のテーパー面のテーパー角は第2のテーパー面のテーパー角よりも大きく、リングバネ(14)は、第1のテーパー面、および、第2のテーパー面に挟まれて、第1のテーパー面を押圧する状態で配置されている。

Description

回転操作部品
 本発明は、回転操作軸と、回転操作軸の一方の端部が挿入され、回転操作軸を回転自在に保持する軸受とからなる回転操作部品に関する。
 従来、回転操作軸を有する回転型スイッチやポテンショメータなどの部品が広く用いられている。回転操作軸は軸受により保持されるが、回転操作軸が軸受から抜けないようにすることが要求される。
 このような技術として、特許文献1、2には、回転操作軸の溝にはめ込まれた止め輪が軸受と接触することにより回転操作軸が軸受から抜けることを防止する電子部品の回転軸保持構造が開示されている。
実開昭63-33606号公報 国際公開第2013/065507号
 しかしながら、近年、このような部品においては回転操作軸の抜け防止だけでなく、回転操作軸が軸受に対して滑らかに回転できるようにしつつ、回転操作軸のガタつきを抑制することが望まれている。
 本発明の目的は、回転操作軸が軸受に対して滑らかに回転できるようにしつつ、回転操作軸のガタつきを抑制することが可能な回転操作部品を提供することを目的とする。
 本発明の回転操作部品は、回転操作軸と、回転操作軸の一方の端部が挿入されており、回転操作軸を回転自在に保持する軸受と、リングバネと、を備え、軸受は、回転操作軸を保持する環状領域における軸受の奥側の端部に環状の第1の端部を有し、環状領域における奥側の端部と反対側の端部に環状の第2の端部を有し、第1の端部の内側には、軸受の奥側に向かうほど軸受の内径が大きくなるよう第1のテーパー面が形成されており、回転操作軸の第1のテーパー面に対向する面には、軸受の奥側に向かうほど回転操作軸の外径が大きくなるよう第2のテーパー面が形成されており、第1のテーパー面のテーパー角は第2のテーパー面のテーパー角よりも大きく、リングバネは、第1のテーパー面、および、第2のテーパー面に挟まれて、第1のテーパー面を押圧する状態で配置されていることを特徴とする。
 本発明によれば、回転操作軸が軸受に対して滑らかに回転できるようにしつつ、回転操作軸のガタつきを抑制することができる。
本実施の形態に係るポテンショメータの分解斜視図 本実施の形態に係るポテンショメータの断面図 回転操作軸および軸受に挟まれて配置されるリングバネの状態を示す図
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
 以下では、回転操作部品の一例として、ポテンショメータを例に挙げて説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、回転操作軸と、回転操作軸の一方の端部が挿入され、回転操作軸を回転自在に保持する軸受とからなる部品に広く適用できる。
 図1は、本実施の形態に係るポテンショメータ10の分解斜視図である。図1に示すように、このポテンショメータ10は、回転操作軸11、マグネット12、軸受13、リングバネ14、回路基板15、ホルダ16を備える。
 回転操作軸11は、ユーザにより回転操作がなされる軸である。マグネット12は、回転操作軸11に固定され、回転操作軸11とともに回転するマグネットである。このマグネット12の回転による磁界の変化を、後述する回路基板15に搭載されたホールIC15aが検出する。
 軸受13は、回転操作軸11の一方の端部が挿入され、回転操作軸11を回転自在に保持する軸受である。軸受13は、ホルダ16と組み合わされて回路基板15を収納する筐体となる。
 リングバネ14は、一部が切断された環状のバネである。リングバネ14は、弾性を有し、切断された部分の間隔が広がるような変形を受けると、元の形状に戻ろうとして狭まる。そのため、リングバネ14の内周側に物体があると、その物体が押圧される。なお、リングバネ14の断面は、円形でも楕円形でもよい。
 回路基板15は、ホールIC(Integrated Circuit)15aなどの電子回路が搭載された回路基板である。回路基板15は、マグネット12が回転した際、ホールIC15aが検出した磁界の変化を電圧に変換して出力する。
 ホルダ16は、前述のように、軸受13と組み合わされて回路基板15を収納する筐体となる。
 図2は、本実施の形態に係るポテンショメータ10の断面図である。また、図3は、回転操作軸11、および、軸受13に挟まれて配置されるリングバネ14の状態を示す図である。図2、図3は、回転操作軸11の回転軸を含み、回転軸に平行な断面で切断した場合の断面図である。
 図2、図3に示されるように、軸受13は、回転操作軸11を保持する環状領域13aにおける軸受13の奥側の端部に環状の第1の端部13bを有し、環状領域13aにおける奥側の端部と反対側の端部に環状の第2の端部13cを有する。
 そして、第1の端部13bの内側には、軸受13の奥側(矢印Aの方向)に向かうほど軸受13の内径が大きくなるよう第1のテーパー面13dが形成されている。
 また、回転操作軸11の第1のテーパー面13dに対向する面には、軸受13の奥側に向かうほど回転操作軸11の外径が大きくなるよう第2のテーパー面11aが形成されている。
 ここで、第1のテーパー面13dのテーパー角αは、第2のテーパー面11aのテーパー角βよりも大きい。
 なお、本実施の形態では、図2、図3に示されるように、第1のテーパー面13d、および、第2のテーパー面11aは、断面でみた場合に直線状となっているが、それらが曲線状となるように第1のテーパー面13d、および、第2のテーパー面11aを形成してもよい。
 また、リングバネ14は、第1のテーパー面13d、および、第2のテーパー面11aに挟まれて、第1のテーパー面13dを押圧する状態で配置されている。
 具体的には、一部が切断された環状のリングバネ14は、切断された部分の間隔が広がるように変形されて、第1のテーパー面13d、および、第2のテーパー面11aの間に配置される。そして、リングバネ14は、元の形状に戻ろうとして狭まることにより、第1のテーパー面13dを押圧する。
 これにより、リングバネ14は、第1のテーパー面13dに沿って軸受13の奥側とは反対側の方向(矢印Aと反対の方向)に移動しようとするので、より確実に第1のテーパー面13dと第2のテーパー面11aとに挟まれる。その結果、軸受14に対する回転操作軸11のガタつきを効果的に抑制することができる。
 また、このような構成では、軸受14に対する回転操作軸11の回転が妨げられず、回転操作軸11が軸受14に対して滑らかに回転できる。
 さらに、回転操作軸11は、軸受13に挿入される第1の円柱状部分11bと、第1の円柱状部分11bよりも外径が大きい第2の円柱状部分11cとを備える。
 そして、第2の端部13cは、第1の円柱状部分11bと第2の円柱状部分11cとの境界にある環状の段差部分11dを面で支持する。これにより、回転操作軸11のガタつきをさらに効果的に抑制できる。
 図2の例では、上述した段差部分11dは、第2の円柱状部分11cの側面11e、および、第2の円柱状部分11cの底面外周側の環状面11fからなる。
 そして、第2の端部13cは、第2の円柱状部分11cの側面11eを回転操作軸11の半径方向から環状面13eにより面で支持し、第2の円柱状部分11cの底面外周側の環状面11fを回転操作軸11の軸方向から軸受13の環状面13fにより面で支持する。
 これにより、回転操作軸11の軸方向のガタつき、および、軸方向と直交する方向のガタつきを効果的に抑制できる。
 なお、図2の例では、回転操作軸11が、第1の円柱状部分11bと第2の円柱状部分11cとを備えることとしたが、第2の円柱状部分11cをフランジとして、第1の円柱状部分11bと外径が同じか、あるいは、その外径よりも小さい第3の円柱状部分を、第1の円柱状部分11bと第3の円柱状部分とで第2の円柱状部分11cを挟むようにして設けることとしてもよい。
 なお、第2の円柱状部分11cは、円柱状でなくともよく、角柱状など柱状であればよい。この場合、第2の端部13cは、柱状部分の底面外周側の環状面11fを回転操作軸11の軸方向から、環状面13fにより面で支持する。
 また、図2の例では、第2の端部13cにおいて、2つの環状面13e、13fにより段差が形成されていることとしたが、段差はなくともよく、回転操作軸11の回転軸に垂直な環状面が形成されることとしてもよい。
 この場合、第2の端部13cは、第2の円柱状部分11cの底面外周側の環状面11fを回転操作軸11の軸方向から、上述した環状面により面で支持する。
 さらに、回転操作軸11は、図3に示すように、軸受13の奥側(矢印Aの方向)の第2のテーパー面11aの端部にリングバネ14の移動を止める壁面11gを有する。
 これにより、軸受13から引き抜く方向に回転操作軸11に力がかかった場合でも、リングバネ14が第1のテーパー面13d、第2のテーパー面11a、および、壁面11gに接触し、軸受13に対して回転操作軸11が移動しなくなる。そのため、回転操作軸11が軸受13から抜けることを防止することができる。
 なお、壁面11gの代わりに、回転操作軸11の軸方向における回転操作軸11の移動を妨げる構造を第1の端部13b以外の部分に設け、回転操作軸11が軸受13から抜けることを防止することとしてもよい。
 たとえば、回転操作軸11の周囲に溝を形成し、軸受13に突起を形成し、その溝に突起が係合することにより、回転操作軸11の回転を妨げずに、回転操作軸11の軸方向における回転操作軸11の移動を防止するようにしてもよい。
 また、第2のテーパー面11aのもう一方の端部には、回転操作軸11の回転軸から一定距離だけ離れた円筒状の内壁面11hが形成されている。さらに、第2のテーパー面11aとつながる内壁面11hの端部と反対側の端部には、環状の壁面11iが形成されている。
 ここでは、第2のテーパー面11aと壁面11iとの間に円筒状の内壁面11hを形成することとしたが、内壁面11hの代わりにテーパー面を設けることとしてもよい。このテーパー面は、第2のテーパー面11aの延長であってもよい。
 このような場合であっても、図2、図3に示した構成と同様に、軸受14に対する回転操作軸11のガタつきを効果的に抑制することができるという効果が得られる。
 本発明は、回転型スイッチやポテンショメータなどの回転操作軸を有する回転操作部品に用いるのに好適である。
 10 ポテンショメータ
 11 回転操作軸
 11a 第2のテーパー面
 11b 第1の円柱状部分
 11c 第2の円柱状部分
 11d 段差部分
 11e 第2の円柱状部分の側面
 11f 第2の円柱状部分の底面外周側の環状面
 11g 壁面
 11h 内壁面
 11i 壁面
 12 マグネット
 13 軸受
 13a 回転操作軸を保持する領域
 13b 第1の端部
 13c 第2の端部
 13d 第1のテーパー面
 13e 環状面
 13f 環状面
 14 リングバネ
 15 回路基板
 15a ホールIC
 16 ホルダ

Claims (5)

  1.  回転操作軸と、
     前記回転操作軸の一方の端部が挿入されており、前記一方の端部を回転自在に保持する軸受と、
     リングバネと、
     を備え、
     前記軸受は、前記回転操作軸を保持する環状領域における前記軸受の奥側の端部に環状の第1の端部を有し、前記環状領域における前記奥側の端部と反対側の端部に環状の第2の端部を有し、
     前記第1の端部の内側には、前記軸受の奥側に向かうほど前記軸受の内径が大きくなるよう第1のテーパー面が形成されており、
     前記回転操作軸の前記第1のテーパー面に対向する面には、前記軸受の奥側に向かうほど前記回転操作軸の外径が大きくなるよう第2のテーパー面が形成されており、
     前記第1のテーパー面のテーパー角は前記第2のテーパー面のテーパー角よりも大きく、
     前記リングバネは、前記第1のテーパー面、および、前記第2のテーパー面に挟まれて、前記第1のテーパー面を押圧する状態で配置されていることを特徴とする回転操作部品。
  2.  前記回転操作軸は、前記軸受に挿入される第1の円柱状部分と、前記第1の円柱状部分よりも外径が大きい第2の柱状部分とを備え、前記第2の端部は、前記第1の円柱状部分と前記第2の柱状部分との境界にある環状の段差部分を面で支持することを特徴とする請求項1に記載の回転操作部品。
  3.  前記第2の柱状部分は円柱状であり、前記段差部分は、前記第2の柱状部分の側面、および、前記第2の柱状部分の底面外周側の環状面からなり、前記第2の端部は、前記環状面を前記回転操作軸の軸方向から面で支持することを特徴とする請求項2に記載の回転操作部品。
  4.  前記第2の端部は、前記側面を前記回転操作軸の半径方向から面で支持することを特徴とする請求項3に記載の回転操作部品。
  5.  前記回転操作軸は、前記第2のテーパー面の端部に前記リングバネの移動を止める壁面を有することを特徴とする請求項1に記載の回転操作部品。
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