JP2008211035A

JP2008211035A - 可変抵抗器

Info

Publication number: JP2008211035A
Application number: JP2007047270A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Nomura; 暁寿野村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】抵抗パターンの幅方向に沿って装置全体を薄型化しやすい可変抵抗器を提供すること。
【解決手段】操作部材７は軸受凹所７ｂに支軸１７を嵌挿させた状態で捩りコイルばね９に弾性付勢されており、ハウジング１に回転可能に支持されている。スライダ８はハウジング１の内部にスライド移動可能に収納されており、このスライダ８に保持された摺動子１１の湾曲弾性片１１ａ，１１ｂが、ハウジング１のパターン形成面２ｆに印刷形成されている抵抗パターン５と集電パターン６に弾接している。これら両パターン５，６は、略同等の大きさの帯状パターンとして一直線状に配設されている。操作部材７の駆動凸部７ｆはスライダ８の係合凹部８ａと摺動可能に係合しており、操作部材７が回転操作されると、スライダ８がスライド移動して抵抗パターン５に対する摺動子１１の接触位置が変化する。
【選択図】図８

Description

本発明は、スライダをスライド移動させることによって抵抗パターンに対する摺動子の接触位置を変化させるようにした可変抵抗器に関する。

一般的にこの種の可変抵抗器においては、基板等のパターン形成面に抵抗パターンと集電パターンとが略平行な帯状パターンとして並設されており、これら両パターンに摺接する導電性の摺動子がスライダに保持されていると共に、このスライダが抵抗パターンの長手方向に沿ってスライド移動可能となっている（例えば、特許文献１参照）。そして、スライダに直接あるいは別の操作部材を介して操作力が付与されると、このスライダがスライド移動して抵抗パターンに対する摺動子の接触位置が変化するため、抵抗パターンから導出された外部接続端子と集電パターンから導出された外部接続端子との間の抵抗値が変化することとなる。これにより、スライダのスライド位置に応じた電気信号を出力させることができる。
特許第３０７５７０３号公報（第３−４頁、図１）

ところで、前述したようにスライダをスライド移動させる従来の可変抵抗器では、パターン形成面に抵抗パターンと集電パターンとが略平行に配設されている関係上、パターン形成面には少なくとも両パターンの間隔と各パターンの幅を合算した値以上の幅寸法が必要となる。すなわち、前述した従来技術では、パターン形成面を幅狭に設計することが困難なため、この幅方向に沿った可変抵抗器全体の薄型化が図りにくいという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、抵抗パターンの幅方向に沿って装置全体を薄型化しやすい可変抵抗器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の可変抵抗器では、絶縁性基材のパターン形成面に設けられた抵抗パターンおよび集電パターンと、これら両パターンから導出された複数の外部接続端子と、前記パターン形成面に沿ってスライド移動可能なスライダと、このスライダに保持されて前記両パターンに摺接する導電性の摺動子とを備え、前記スライダのスライド移動に伴う前記摺動子と前記抵抗パターンの相対的な位置変化に応じた電気信号が出力される可変抵抗器であって、前記抵抗パターンが前記スライダのスライド移動方向に沿って帯状に形成されていると共に、この抵抗パターンを長手方向に延長した領域に前記集電パターンが形成されているという構成にした。

このように構成された可変抵抗器は、帯状の抵抗パターンを長手方向に延長した領域に集電パターンが形成されているため、幅狭なパターン形成面に抵抗パターンと集電パターンを設けることができ、それゆえパターン形成面の幅方向（抵抗パターンの幅方向）に沿う可変抵抗器全体の厚さ寸法を大幅に低減することができる。

上記の構成において、集電パターンが抵抗パターンと略同等の大きさの帯状に形成されていると、スライダのスライド移動方向に沿う可変抵抗器全体の長さ寸法も抑制できるため好ましい。

上記の構成において、スライダに保持された摺動子が、スライダに固定されてパターン形成面と所定の間隔を存して対向する平板部と、この平板部からパターン形成面へ向けて互いに離れる方向に延出する一対の湾曲弾性片とを設けた金属薄板からなり、一方の湾曲弾性片を抵抗パターンに弾接させて他方の湾曲弾性片を集電パターンに弾接させていると、摺動子が単純でバランスの良い形状となり長寿命化を期待できる。

上記の構成において、絶縁性基材がハウジングの一部であって、このハウジングの内部にスライダがスライド移動可能に収納されていると共に、このハウジングに回転可能に支持された操作部材を備え、この操作部材をスライダと摺動可能に係合させることによって、操作部材の回転動作がスライダのスライド移動に変換されるようにしてあると、スライダのスライド移動量が少ない場合でも操作部材を比較的大きく回転移動させることができるため、小型であっても高精度な操作が行えるようになる。これに加えて、ハウジングの内部に、操作部材を弾性付勢して初期位置へ自動復帰させる捩りコイルばねが組み込まれていると、セルフリターン機能によって操作性の向上が図れる。

本発明の可変抵抗器は、帯状の抵抗パターンを長手方向に延長した領域に集電パターンが形成されているため、幅狭なパターン形成面に抵抗パターンと集電パターンを設けることができ、それゆえパターン形成面の幅方向（抵抗パターンの幅方向）に沿う可変抵抗器全体の厚みを低減するという薄型化が容易に図れる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る複合操作型電気部品の非操作時の状態を示すカバーを除いた平面図、図２は該電気部品の断面図、図３は該電気部品のプッシュ操作時の状態を示す図１に対応する平面図、図４は該電気部品の回転操作時の状態を示す図１に対応する平面図、図５は該電気部品の操作部材を示す底面図、図６は該電気部品のハウジングをカバーを除いて示す平面図、図７は該ハウジングの前壁部を示す説明図、図８は該ハウジングの印刷パターン形成面を示す説明図である。

これらの図に示す複合操作型電気部品は、回転操作時には可変抵抗器として動作し、プッシュ操作時にはスイッチとして動作するというものである。この複合操作型電気部品は、有底箱形のケース２の開口端２ａをカバー３で蓋閉した筐体であるハウジング１と、ケース２に内設された接点パターン４と抵抗パターン５および集電パターン６と、つまみ部７ａを有してハウジング１に回転可能かつ前後進可能に支持された操作部材７と、ハウジング１の内部にスライド移動可能に収納されて操作部材７と摺動可能に係合しているスライダ８と、操作部材７を弾性付勢して初期位置へ復帰させる捩りコイルばね９とによって主に構成されており、操作部材７とスライダ８にはそれぞれ導電性の摺動子１０，１１が取着されている。

ハウジング１について説明すると、ケース２は導電性金属板１２〜１６が埋設されたインサート成形品であり、カバー３は板金製である。ケース２の内底面２ｂには支軸１７が突設されていると共に、内底面２ｂを横切るように突出したガイドレール１８が直線状に形成されている。また、ケース２の内底面２ｂには支軸１７の近傍に接点パターン４が配設されている。この接点パターン４は、導電性金属板１２の一端部に形成されたコモン接点４ａと、導電性金属板１３の一端部に形成された一対の固定接点４ｂとからなる。図６では非操作時における後述する弾性片１０ａ，１０ｂの位置を示している。なお、コモン接点４ａにはクリック感を生起させるための段差が形成されている。また、導電性金属板１２，１３の他端部は、それぞれ外部接続端子１９，２０としてケース２の外表面に露出している。このケース２は前壁部と一対の側壁部と奥壁部とが内底面２ｂに対して起立しており、前壁部には、プッシュ操作時に操作部材７の係合凸部７ｄが摺動可能に挿入されるガイド凹所２ｃが設けられていると共に、回転操作時に該係合凸部７ｄを位置規制する一対の傾斜壁２ｄが設けられている。また、ケース２の側壁部には、捩りコイルばね９の両端部を弾接させて掛止可能な一対のばね受け部２ｅが設けられている。ケース２の奥壁部には導電性金属板１４〜１６が埋設されていると共に、該奥壁部の内壁面である印刷パターン形成面２ｆに抵抗パターン５と集電パターン６が配設されている。両パターン５，６は導電性金属板１４〜１６をインサートして成形された平板状成形品の平坦面に印刷形成されており、ケース２の奥壁部以外の部分を成形する際に該平板状成形品を金型内にインサートしておくことによって、奥壁部と残余の部分とが一体化されたケース２が得られる。

図８に示すように、抵抗パターン５と集電パターン６は、所定の間隔を存して一直線状に配置された略同等の大きさの帯状パターンとしてケース２の印刷パターン形成面２ｆに印刷形成されている。抵抗パターン５の両端部は導電性金属板１４，１５に接続されており、これら導電性金属板１４，１５の一部が外部接続端子２１，２２としてケース２の外表面に露出している。集電パターン６は導電性金属板１６に接続されており、この導電性金属板１６の一部が外部接続端子２３としてケース２の外表面に露出している。なお、本実施形態例に係る複合操作型電気部品は図示せぬ配線基板上に面実装して使用されるが、その際、ケース２の外表面に露出している各外部接続端子１９〜２３が該配線基板のランドに半田付けされる。

操作部材７は合成樹脂製であり、ハウジング１の外方へ突出するつまみ部７ａの突出量を増減させる前後進動作と、つまみ部７ａを揺動させる回転動作とが行えるように、ハウジング１に支持されている。この操作部材７には、ハウジング１の内部においてケース２の内底面２ｂと対向する側に軸受凹所７ｂが設けられ、カバー３と対向する側にばね取付部７ｃが設けられている。また、操作部材７のつまみ部７ａと軸受凹所７ｂとの間には前記係合凸部７ｄが設けられている。軸受凹所７ｂはＵ字状の周壁を有し、この軸受凹所７ｂ内にケース２の支軸１７が摺動可能に嵌挿されている。ばね取付部７ｃは円柱状に形成されており、このばね取付部７ｃに捩りコイルばね９の巻回部９ａが外嵌されている。この捩りコイルばね９は両端部をケース２のばね受け部２ｅに弾接させた状態で組み込まれるため、その反力で巻回部９ａが操作部材７のばね取付部７ｃを弾性付勢するようになっている。そのため、非操作時には図１に示すように、捩りコイルばね９の弾性力によってケース２の支軸１７が軸受凹所７ｂの周壁に圧接して、操作部材７は支軸１７に係止された安定した姿勢で保持されている。この操作部材７は支軸１７を回転中心として回転操作可能であり、その回動平面はケース２の内底面２ｂに対して平行で印刷パターン形成面２ｆに対して直交する平面となる。また、操作部材７は捩りコイルばね９の付勢力に抗してハウジング１内へ押し込むというプッシュ操作が可能であり、図１と図３に示すように、このプッシュ操作時に支軸１７を退避させるための逃げスペースＳ１が軸受凹所７ｂ内に形成されている。また、操作部材７には側方へせり出し、捩りコイルばね９の一対の腕部９ｂとそれぞれ係合する一対のばね係合部７ｅが設けられている。そして、図４に示すように、回転操作時には、一方のばね係合部７ｅが捩りコイルばね９の一方の腕部９ｂとの係合状態を保ち、他方のばね係合部７ｅは他方の腕部９ｂから離れるようになっている。また、操作部材７のつまみ部７ａ側とは逆側の端部には、先端部が平面視円弧状に形成された駆動凸部７ｆが突設されている。この駆動凸部７ｆはスライダ８の係合凹部８ａに摺動可能に挿入されており、操作部材７の回転動作に伴ってスライダ８がスライド移動するように連結されているため、これら駆動凸部７ｆと係合凹部８ａとによって回転運動を直線運動に変換する簡素な構造のリンク機構が実現されている。

捩りコイルばね９は、操作部材７のばね取付部７ｃに取り付けられた巻回部９ａの両端から腕部９ｂを延出させており、両腕部９ｂを閉じる向きに弾性変形することによって操作部材７を初期位置へ復帰させる弾性力を生起する。この捩りコイルばね９は、操作部材７が回転動作していないときには、その両腕部９ｂがケース２のばね受け部２ｅに弾接状態で掛止されている。また、操作部材７が回転動作しているときには、一方の腕部９ｂがケース２のばね受け部２ｅから離脱して操作部材７のばね係合部７ｅと係合するようになっている。

摺動子１０はプッシュ操作を検出するためのもので、導電性の金属薄板からなる。図５に示すように、この摺動子１０は操作部材７の軸受凹所７ｂ側の面にかしめ固定されており、コモン接点４ａに常時弾接する弾性片１０ａと、プッシュ操作時に固定接点４ｂに接離する弾性片１０ｂとを有する。

スライダ８は合成樹脂製であり、ハウジング１の内部空間の印刷パターン形成面２ｆ寄りの奥部に、ガイドレール１８に案内されつつスライド移動できるように収納されている。このスライダ８には、操作部材７の駆動凸部７ｆが摺動可能に挿入される係合凹部８ａと、ガイドレール１８が摺動可能に挿入されるガイド溝８ｂとが設けられており、ガイドレール１８の長手方向（抵抗パターン５の長手方向）がスライダ８のスライド移動方向となる。また、図１と図３に示すように、係合凹部８ａ内にはプッシュ操作時に駆動凸部７ｆを退避させるための逃げスペースＳ２が形成されている。このスライダ８には印刷パターン形成面２ｆとの対向面に摺動子１１が取着されており、スライダ８のスライド移動に伴って摺動子１１の湾曲弾性片１１ａ，１１ｂがそれぞれ抵抗パターン５と集電パターン６に対して摺動するようになっている。

この摺動子１１は導電性の金属薄板からなり、図１〜図４に示すように平板部１１ｃと一対の湾曲弾性片１１ａ，１１ｂとを有する。平板部１１ｃはスライダ８にかしめ固定されて印刷パターン形成面２ｆと所定の間隔を存して対向しており、この平板部１１ｃから印刷パターン形成面２ｆへ向けて略対称に一対の湾曲弾性片１１ａ，１１ｂが互いに離れる方向に延設されている。そして、一方の湾曲弾性片１１ａが抵抗パターン５に弾接し、他方の湾曲弾性片１１ｂが集電パターン６に弾接しているため、スライダ８がスライド移動すると、抵抗パターン５に対する湾曲弾性片１１ａの接触位置が変化して、外部接続端子２１，２３間の抵抗値や外部接続端子２２，２３間の抵抗値が変化するようになっている。

次に、上記の如く構成された複合操作型電気部品のプッシュ操作時の動作と回転操作時の動作について説明する。非操作時には図１に示すように、操作部材７は捩りコイルばね９によって同図上向きに弾性付勢されていると共に、ケース２の支軸１７に係止されている。この状態で、ユーザがつまみ部７ａを介して操作部材７をハウジング１内へ押し込むというプッシュ操作を行うと、操作部材７は捩りコイルばね９の付勢力に抗してハウジング１内へ後退するため、図３に示すように、捩りコイルばね９の両腕部９ｂが閉じる向きに弾性変形すると共に、操作部材７の係合凸部７ｄがケース２のガイド凹所２ｃ内へ摺動可能に挿入される。こうしてガイド凹所２ｃ内へ挿入された係合凸部７ｄは該ガイド凹所２ｃの壁面によって位置規制されるため、操作部材７をハウジング１に対して円滑に前後進させることができ、かつ、プッシュ操作時に誤って操作部材７を回転させてしまう虞もない。また、プッシュ操作時には支軸１７が相対的に軸受凹所７ｂ内の逃げスペースＳ１に退避し、駆動凸部７ｆが係合凹部８ａ内の逃げスペースＳ２に退避する。そして、プッシュ操作時に操作部材７がハウジング１内へ後退するのに伴い、摺動子１０の弾性片１０ｂが固定接点４ｂに接触するため、摺動子１０を介してコモン接点４ａと固定接点４ｂとが導通されてスイッチオン信号が出力されるようになっている。なお、こうしてスイッチオン状態となる直前に摺動子１０の弾性片１０ａがコモン接点４ａの前記段差を乗り越えるため、クリック感が生起される。また、かかるプッシュ操作後に操作力が除去されると、押し撓められていた捩りコイルばね９が自身の弾性で図１に示す位置まで戻るため、操作部材７は初期位置へ自動復帰する。

非操作状態でユーザがつまみ部７ａを介して操作部材７を回転操作した場合には、図４に示すように、支軸１７を回転中心として回転する操作部材７のばね係合部７ｅが一方の腕部９ｂを付勢するため、この腕部９ｂがケース２のばね受け部２ｅから離脱すると共に、両腕部９ｂが閉じる向きに弾性変形する。また、操作部材７の係合凸部７ｄはガイド凹所２ｃに隣接する傾斜壁２ｄと重なり合うため、この傾斜壁２ｄに位置規制されて操作部材７をハウジング１に対して円滑に回転させることができ、かつ、回転操作時に誤って操作部材７を前後進させてしまう虞もない。そして、操作部材７が回転するのに伴い駆動凸部７ｆがスライダ８を駆動してスライド移動させるため、抵抗パターン５に対する湾曲弾性片１１ａの接触位置が変化して、操作部材７の回転操作量や回転操作方向に応じた電気信号が出力されるようになっている。また、かかる回転操作後に操作力が除去されると、押し撓められていた捩りコイルばね９が自身の弾性で図１に示す位置まで戻るため、操作部材７は初期位置へ自動復帰する。

以上説明したように本実施形態例に係る複合操作型電気部品は、操作部材７を回転操作するとスライダ８がスライド移動して摺動子１１が抵抗パターン５に対し摺動するため、スライダ８のスライド移動量が少ない場合でも操作部材７を比較的大きく回転移動させることができ、それゆえ小型であっても高精度な操作が行える可変抵抗器として動作させることができる。また、かかる回転操作時には捩りコイルばね９の一方の腕部９ｂが操作部材７と共に回転してハウジング１から離脱し、両腕部９ｂが閉じる向きに弾性変形するため、回転操作力が除去されると、捩りコイルばね９の両腕部９ｂの弾性力によって操作部材７は初期位置へ自動復帰する。しかも、ハウジング１のケース２には回転操作された操作部材７の係合凸部７ｄを位置規制する傾斜壁２ｄが設けられているため、回転操作時に操作部材７が誤って前後進する虞はない。なお、回転運動を直線運動に変換するリンク機構を構成している操作部材７の駆動凸部７ｆとスライダ８の係合凹部８ａは、互いの凹凸関係が逆であってもよい。

また、この複合操作型電気部品では、ケース２の印刷パターン形成面２ｆに帯状の抵抗パターン５と帯状の集電パターン６が一直線状に配設されており、これら両パターン５，６の長手方向をスライダ８のスライド移動方向と合致させてある。そのため、幅狭な印刷パターン形成面２ｆに抵抗パターン５と集電パターン６を設けることができ、両パターン５，６の幅方向に沿う電気部品全体の厚さ寸法を抑制した薄型化が図りやすくなっている。しかも、これら両パターン５，６は略同等の大きさの帯状パターンとして形成されているため、スライダ８のスライド移動方向に沿う電気部品全体の長さ寸法も抑制できて小型化に好適である。

また、この複合操作型電気部品では、スライダ８に保持されて抵抗パターン５と集電パターン６に弾接する摺動子１１が、平板部１１ｃから一対の湾曲弾性片１１ａ，１１ｂを印刷パターン形成面２ｆへ向けて略対称に互いに離れる方向に延出させているが、このように単純でバランスの良い形状の摺動子１１は長寿命化が期待できる。

また、本実施形態例に係る複合操作型電気部品は、操作部材７をプッシュ操作すると摺動子１０が固定接点４ｂに接触するため、スイッチとしても動作させることができる。そして、かかるプッシュ操作時には、捩りコイルばね９の巻回部９ａが操作部材７と共に後退し、ばね受け部２ｅに掛止されている両腕部９ｂが閉じる向きに弾性変形するため、プッシュ操作力が除去されると、捩りコイルばね９の両腕部９ｂの弾性力によって操作部材７は初期位置へ自動復帰する。しかも、ハウジング１のケース２には、プッシュ操作された操作部材７の係合凸部７ｄを位置規制するガイド凹所２ｃが設けられているため、プッシュ操作時に操作部材７が誤って回転する虞はない。

なお、上記実施形態例では、可変抵抗器としてだけでなくスイッチとしても動作する複合操作型電気部品について説明したが、少なくともスライダのスライド移動に伴って抵抗値が変化するように設計された電気部品であれば本発明は適用可能である。

本発明の実施形態例に係る複合操作型電気部品の非操作時の状態を示すカバーを除いた平面図である。該電気部品の断面図である。該電気部品のプッシュ操作時の状態を示す図１に対応する平面図である。該電気部品の回転操作時の状態を示す図１に対応する平面図である。該電気部品の操作部材を示す底面図である。該電気部品のハウジングをカバーを除いて示す平面図である。該ハウジングの前壁部を示す説明図である。該ハウジングの印刷パターン形成面を示す説明図である。

符号の説明

１ハウジング
２ケース
２ｅばね受け部
２ｆ印刷パターン形成面
３カバー
４接点パターン
５抵抗パターン
６集電パターン
７操作部材
７ａつまみ部
７ｂ軸受凹所
７ｃばね取付部
７ｄ係合凸部
７ｅばね係合部
７ｆ駆動凸部
８スライダ
８ａ係合凹部
９捩りコイルばね
９ａ巻回部
９ｂ腕部
１１摺動子
１１ｃ平板部
１１ａ，１１ｂ湾曲弾性片
１７支軸
１８ガイドレール
２１〜２３外部接続端子

Claims

絶縁性基材のパターン形成面に設けられた抵抗パターンおよび集電パターンと、これら両パターンから導出された複数の外部接続端子と、前記パターン形成面に沿ってスライド移動可能なスライダと、このスライダに保持されて前記両パターンに摺接する導電性の摺動子とを備え、前記スライダのスライド移動に伴う前記摺動子と前記抵抗パターンの相対的な位置変化に応じた電気信号が出力される可変抵抗器であって、
前記抵抗パターンが前記スライダのスライド移動方向に沿って帯状に形成されていると共に、この抵抗パターンを長手方向に延長した領域に前記集電パターンが形成されていることを特徴とする可変抵抗器。
請求項１の記載において、前記集電パターンが前記抵抗パターンと略同等の大きさの帯状に形成されていることを特徴とする可変抵抗器。
請求項１または２の記載において、前記摺動子が、前記スライダに固定されて前記パターン形成面と所定の間隔を存して対向する平板部と、この平板部から前記パターン形成面へ向けて互いに離れる方向に延出する一対の湾曲弾性片とを設けた金属薄板からなり、一方の湾曲弾性片を前記抵抗パターンに弾接させて他方の湾曲弾性片を前記集電パターンに弾接させていることを特徴とする可変抵抗器。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記絶縁性基材がハウジングの一部であって、このハウジングの内部に前記スライダがスライド移動可能に収納されていると共に、前記ハウジングに回転可能に支持された操作部材を備え、この操作部材を前記スライダと摺動可能に係合させることによって、前記操作部材の回転動作が前記スライダのスライド移動に変換されるようにしたことを特徴とする可変抵抗器。
請求項４の記載において、前記ハウジングの内部に前記操作部材を弾性付勢して初期位置へ復帰させる捩りコイルばねが組み込まれていることを特徴とする可変抵抗器。