(57)【要約】【課題】設計の容易な回転操作型電子部品を提供する。【解決手段】円柱状の操作軸と、貫通軸穴を有する軸受と、軸受の一端に取り付けられ、操作軸の回転操作により電気信号を制御する電気信号制御部と、操作軸の外周面と貫通軸穴の内周面との間に形成されたバネ収容ギャップ内に収容され、中心軸方向に環が切断された円筒状バネとを含み、円筒状バネは、操作軸の中心軸方向に延び、上記操作軸の外周面に、その周方向に互いに連結されて配列された複数のバネ板を有し、複数のバネ板は、それらの長さ方向の中央領域部が円筒状バネの半径方向外側に湾曲突出し、操作軸の外周面と貫通軸穴の内周面の間に弾性的に挟まれて、その押圧力により中心軸方向長さが延伸可能に保持された構造により、バネ板数とバネ板の最大撓み量を独立に設定可能にしている。【選択図】図２
2014116125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の操作軸と、
上記操作軸が挿入される貫通軸穴を有する軸受と、
上記軸受の一端に取り付けられ、上記操作軸の回転操作により電気信号を制御する電気信号制御部と、
上記操作軸の外周面と上記貫通軸穴の内周面との間に形成されたバネ収容ギャップ内に上記操作軸の外周を囲むよう収容され、中心軸方向に環が切断された円筒状バネと、
を含み、
上記円筒状バネは、それぞれ上記操作軸の中心軸方向に延び、上記操作軸の外周面に、その周方向に互いに連結されて配列された複数のバネ板を有し、
上記複数のバネ板は、それらの長さ方向の中央領域部が上記円筒状バネの半径方向内側又は外側の同じ一方の側に湾曲突出して湾曲突出部を形成し、上記操作軸の外周面と上記貫通軸穴の内周面の間に弾性的に挟まれて、各上記バネ板の両端部と上記湾曲突出部に半径方向において互いに逆方向の押圧力が与えられていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項２】
請求項１記載の回転操作型電子部品において、
上記操作軸は円柱状の操作部と、上記操作部から同軸心に延長され、径が小とされた円柱状の中間部と、上記中間部から同軸心に延長され、径が更に小とされた円柱状の保持部と、上記保持部から同軸心に延長され、上記電気信号制御部に浸入した円柱状の駆動部とを有し、
上記軸受は上記貫通軸穴が形成された円筒部と、上記円筒部の中心軸方向一端に上記円筒部と一体形成され、上記貫通軸穴から上記電気信号制御部に連通する連通スペースが形成された基部とを有し、
上記貫通軸穴は、上記中間部の外径より大の内径を有する大径軸穴部と、上記大径軸穴部より延長され、上記保持部の外径より大で上記中間部の外径より小の内径を有する小径軸穴部とを有し、
上記円筒状バネは上記中間部と上記保持部の境界の段差と上記大径軸穴部と上記小径軸穴部の境界の段差との間において上記保持部の外周面と上記大径軸穴部の内周面との間に形成された上記収容ギャップ内に収容されていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項３】
請求項１又は２記載の回転操作型電子部品において、上記円筒状バネの上記複数のバネ板は、それらの一端部と他端部がそれぞれ第１及び第２の連結帯で連結されていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項４】
請求項１又は２記載の回転操作型電子部品において、上記円筒状バネの上記複数のバネ板は、それらの上記中央領域部が連結帯で連結されていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項５】
請求項１又は２記載の回転操作型電子部品において、それぞれの隣接バネ板２０Ａの一端どうしと他端どうしが周方向に交互にバネ板１つずつずれて連結帯により連結されていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項６】
請求項１又は２記載の回転操作型電子部品において、上記円筒状バネの上記複数のバネ板の各隣接する２つがＶ字を成すよう端部が互いに連結されて配置されていることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか記載の回転操作型電子部品において、上記円筒状バネの上記複数のバネ板の中央領域部は半径方向外側に湾曲突出していることを特徴とする回転操作型電子部品。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか記載の回転操作型電子部品において、上記円筒状バネの上記複数のバネ板の中央領域部は半径方向内側に湾曲突出していることを特徴とする回転操作型電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は操作軸の回転操作により端子間の電気抵抗を変化させたり、端子間の電気接続を切り替えたりする主に携帯電子機器に使用される回転操作型電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯型電子機器に使用されている回転型スイッチあるいは回転型可変抵抗器（以下、回転操作型電子部品と呼ぶ）を手袋をした状態で操作する場合や、細かい操作が困難な環境で操作する場合がある。そのような場合に対応して回転操作型電子部品を回転操作するための操作つまみを大きくして操作を容易にした携帯型電子機器が要求される。しかし、操作つまみを大きくすれば、それだけ大きな操作トルクを操作軸に与えることになるので、過剰に回動したり、操作時に外部からの予期しない力や突然の音響、光などにより驚いて不所望の回動を与えたりすることによる誤操作がおきやすい。あるいは、携帯型電子機器の小型化に伴い回転操作型電子部品を小型化した結果、必然的に回転操作に必要な操作トルクが小さくなってしまい、同様の誤操作が起こりやすい問題があった。そこで、回動操作に必要なトルクを大きくした回転操作型電子部品が特許文献１に提案されている。
【０００３】
図１は特許文献１に開示されている回転操作型電子部品の断面を示しており、軸受１００と、貫通軸穴１００ａ内に挿入された操作軸２００との間に、多角形に折り曲げられた弾性金属薄板（以下、多角形板バネと呼ぶ）３００が挿入されている。多角形板バネ３００は、その各折り曲げ辺の中心が操作軸２００の外周面により半径方向外側に押圧されて撓んだ状態で保持されている。操作軸２００を回動しようとすると板バネ３００と操作軸２００間の摺動摩擦力が、回動操に必要なトルクとして生じる。このような多角形板バネ３００を挿入して回転操作に必要なトルクを大きくすることで誤動作を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示した特許文献１による構成では、操作トルクを大きくするためには各折り曲げ辺の撓み量を大きくする必要があるが、構造上取り得る最大撓み量（撓み量を確保できるクリアランス）は、貫通軸穴１００ａの内径を２ｒとし、多角形板バネ３００の折り曲げ数をＮ（ただし、板バネの厚さを無視し、多角形板バネの両端が互いに接続され１つの折り曲げ角を成すものとみなす）とするとｒ(1-cosπ/N)となり、クリアランスを大きくするにはＮを小さくする必要がある。Ｎを小さくすれば、多角形板バネ３００と操作軸２００との接触位置数が減少するので、それだけ板バネの接触位置での磨耗が大となる。一方、磨耗を小さくするようＮを大きくすると、それだけ板バネの各折り曲げ辺が短くなるので、わずかな撓み量の変化で操作トルクに大きな変化を生じさせ、所望のトルクを得るための折り曲げ辺の撓み量の設定精度を高くする必要がある。従って小型の回転操作型電子部品を製造することが困難になる。
【０００６】
この発明の目的は、従来に比べ設計、製造が容易な回転操作型電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明による回転操作型電子部品は、円柱状の操作軸と、操作軸が挿入される貫通軸穴を有する軸受と、軸受の一端に取り付けられ、操作軸の回転操作により電気信号を制御する電気信号制御部と、操作軸の外周面と貫通軸穴の内周面との間に形成されたバネ収容ギャップ内に操作軸の外周を囲むよう収容され、中心軸方向に環が切断された円筒状バネと、を含み、
円筒状バネは、それぞれが操作軸の中心軸方向に延び、操作軸の外周面に、その周方向に互いに連結されて配列された複数のバネ板を有し、複数のバネ板は、それらの長さ方向の中央領域部が円筒状バネの半径方向内側又は外側の同じ一方の側に湾曲突出して湾曲突出部を形成し、操作軸の外周面と貫通軸穴の内周面の間に弾性的に挟まれて、各上記バネ板の両端部と上記湾曲突出部に半径方向において互いに逆方向の押圧力が与えられるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、円筒状に配列されたバネ板の数と、バネ板の最大たわみ量を互いに独立して設定できるので、回転操作型電子部品の設計が容易であり、且つより小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】特許文献１に開示された回転操作型電子部品の断面図。
【図２】本願発明の実施例による回転操作型電子部品の分解斜視図。
【図３】本発明の実施例による回転操作型電子部品の部分断面図。
【図４】Ａは本発明の回転操作型電子部品に使用される円筒状バネの斜視図、Ｂはその第１変形例、Ｃは第２変形例、Ｄは大３変形例をそれぞれ示す斜視図。
【図５】Ａは本発明の回転操作型電子部品に使用される円筒状バネの第４変形例、Ｂは第５変形例、Ｃは第６変形例、Ｄは第７変形例をそれぞれ示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１１】
［実施例］
図２はこの発明に係る回転操作型電子部品の各部を中心軸Ｘ方向に分解配列した斜視図を示し、図３は組み立てられた回転操作型電子部品の中心軸Ｘ方向部分断面を示す。この発明による回転操作型電子部品は、金属で形成された円柱状の操作軸１０と、バネ性金属板から形成され、軸方向に環が切断された円筒状バネ２０と、金属又は樹脂で形成された軸受３０と、電気信号制御部４０と、環が切断された金属材の抜け止めリング５０とから構成されている。
【００１２】
操作軸１０は、中心軸Ｘと平行に所望の長さで切除されて平坦面１１ａが形成された円柱状の操作部１１と、その操作部１１より同軸心で延長され、径が小とされた円柱状の中間部１２と、その中間部１２より同軸心で延長され、更に径が小とされ、円筒状バネ２０が周囲に装着される円柱状の保持部１３と、保持部１３から同軸心で延長され、更に径が小とされた円柱状の駆動部１４を有する。中間部１２と保持部１３の境界には段差１３ｓが形成されている。
【００１３】
保持部１３の、駆動部側端部に隣接して外周に抜け止めリング５０が装着される環状溝１３ａが形成されている。また、駆動部１４は中心軸Ｘと平行で、かつ中心軸Ｘを挟んで互いに平行な切除面が形成され、ハウジング４１内の図示してない回動機構と係合されている。操作部１１に平坦面１１ａが形成されていることにより、操作部１１に取り付けられる図示してない操作つまみの取付け穴に対する回転方向の相対位置を固定することができる。
【００１４】
円筒状バネ２０は例えば図４Ａに示すように図示してない仮想の円柱周面上に、周方向に間隔を置いて配列され、それぞれが中心軸Ｘ方向に長い長方形の複数のバネ板２０Ａと、それらバネ板２０Ａの両端をそれぞれ周方向に互いに連結する２つの連結帯２０Ｂを有する。各バネ板２０Ａの中心軸Ｘ方向における中央領域部は半径方向外側に湾曲突出して湾曲突出部２０Ａａを形成している。
【００１５】
軸受３０は方形ブロック状の基部３１と、その前面から直角に延長された円筒部３２を有している。円筒部３２には中心軸Ｘを軸とする貫通軸穴３２Ａが形成されており、貫通軸穴３２Ａの先端は外に向け径が拡大するテーパー面３２ｄが形成されている。貫通軸穴３２Ａは、円筒部３２の先端側に形成され、操作軸１０の中間部１２が嵌合挿入される内径、従って，中間部１２の外径より大の内径を有する大径軸穴部３２ａと、その内径より小さい内径を有し、操作軸１０の保持部１３が嵌合挿入される、従って、保持部１３の外径より大で、中間部１２の外径より小の内径を有する小径軸穴部３２ｂとを有し、大径軸穴部３２ａと小径軸穴部３２ｂの境界に段差３２ｓが形成されている。小径軸穴部３２ｂの後端は、操作軸１０が軸受３０に装着された状態において環状溝１３ａの、中間部１２側エッジに隣接して位置し、貫通軸穴３２Ａはその小径軸穴部３２ｂの後端から内径が拡大された拡大軸穴部３２ｃとされている。基部３１内にはその拡大軸穴部３２ｃから更に拡大して後面に連通する連通スペース３１Ａが形成されている。
【００１６】
電気信号制御部４０はその一面が基部３１の後面と同じ四辺形を有する直方体形状であり、内部に駆動部１４により回転駆動される可変抵抗器あるいは切替えスイッチを収容するハウジング４１と、ハウジングの開口を閉じる蓋４２と、電気信号を導入導出する端子４３と、ハウジング４１を基部３１に固定する止めネジ４４を含む。蓋４２にはハウジング４１内に駆動部１４を導入させる導入穴４３ａが形成されている。電気信号制御部４０として切替えスイッチを有する回転操作型電子部品の例としては例えば特開2010-218883号公報がある。また、電気信号制御部４０として可変抵抗器を有する回転操作型電子部品の例としては例えば特開2010-186792号公報、あるいは特開2006-147832号公報がある。その他、電気信号制御部４０として、相対的に回動可能な磁気センサとマグネットを使用した角度センサの例が特開平８−２３６３１４号公報に示されている。
【００１７】
円筒状バネ２０が操作軸１０の保持部１３の外周に装着され、操作軸１０が軸受３０に装着された状態で保持部１３の環状溝１３ａが小径軸穴部３２ｂの外に隣接して位置し、環状溝１３ａに抜け止めリング５０が装着されることにより操作軸１０が軸受３０から抜け止めされる。この状態で保持部１３の外周面と大径軸穴部３２ａの内周面の間にはバネ収容ギャップ３３が形成されており、その中心軸Ｘ方向の長さが、円筒状バネ２０を中心軸Ｘ方向に平坦に延ばした長さより大となるよう操作軸１０の段差１３ｓの中心軸Ｘ方向位置と貫通軸穴３２Ａの段差３２ｓの中心軸Ｘ方向位置が決められている。操作軸１０の駆動部１４は軸受３０の基部３１の連通スペース３１Ａを通って電気信号制御部４０のハウジング４１内に浸入している。
【００１８】
円筒状バネ２０は以下のようにして形成されている。バネ性を有する長方形の金属板に、その短辺方向（幅方向とする）に長い長方形のスリット２０Ｄを一定間隔で互いに平行に長辺方向に配列形成することにより一端と他端がそれぞれ２つの連結帯２０Ｂで互いに連結された長方形の複数のバネ板２０Ａを形成する。各バネ板２０Ａの長さ方向中央領域部は元の金属板の板面に対し同じ一方の側に突出するよう全てのバネ板２０Ａがプレスにより一括して湾曲変形される。その湾曲変形領域が半径方向外側に凸となるよう、且つ，２つの連結帯２０Ｂで連結されたバネ板２０Ａの配列の両端のバネ板２０Ａが互いに隣接するよう、バネ板２０Ａを連結した２つの連結帯２０Ｂを丸めて円筒状バネ２０を得る。各バネ板２０Ａの両端部２０Ａｂを形成している連結帯２０Ｂはバネ板の両端支点として作用し、湾曲突出した中央領域部は作用点として作用する。
【００１９】
円筒状バネ２０は自由状態でその最小内径（連結帯２０Ｂの内径）が保持部１３の外径より小とされているので、円筒状バネ２０を保持部１３に装着すると配列の両端の隣接バネ板２０Ａ間の間隔２０Ｃが弾性的に広がって円筒状バネ２０はそのバネ力により保持部１３に保持される。この状態で円筒状バネ２０の最大外径（バネ板２０Ｂの中央領域部における外径）は貫通軸穴３２Ａの大径軸穴部３２ａの内径より大となるように設計されている。従って、円筒状バネ２０が装着された操作軸１０を軸受３０に装着すると、バネ板２０Ａの保持部１３に対する半径方向の高さが中心軸Ｘに向けて低くなるよう大径軸穴部３２ａの内周面により半径方向内側に押下され、バネ板２０Ａの中心軸Ｘ方向の長さが増大するよう弾性変形する。これにより各バネ板２０Ａの湾曲突出部２０Ａａと両端部２０Ａｂに半径方向おいて互いに逆方向に押圧力が与えられ、バネ板２０Ａの外周面を形成する湾曲突出部２０Ａａと貫通軸穴３２Ａの内周面間に圧力Ｐ１が生じ、また、各バネ板２０Ａの両端部２０Ａｂを形成する連結帯２０Ｂの内周面と保持部１３の外周面間にも圧力Ｐ２が生じる。後者の圧力Ｐ２には円筒状バネ２０が保持部１３を弾性的に保持する圧力も含まれているので、Ｐ１＜Ｐ２である。しかも、連結帯２０Ｂは環状に変形されることによりその内周表面が収縮し、その収縮により表面粗さが大となっている。一方、バネ板２０Ａの外周表面は湾曲により伸張し、それにより表面粗さは小となっている。その結果、バネ板２０Ａと貫通軸穴３２Ａの内周面との間の静止摩擦力は連結帯２０Ｂと保持部１３の外周面との間の静止摩擦力より小となっており、操作軸１０を回転操作すると円筒状バネ２０は操作軸１０と共に回転し（即ち、円筒状バネ２０は操作軸１０に対し相対的に回転せず）、一方、貫通軸穴３２Ａの内周面に対しては摺動回転する。
【００２０】
回動操作に必要なトルクを大にするには円筒状バネ２０と軸受３０間の摩擦を大にすればよい。この発明においては、円筒状バネ２０のバネ板２０Ａの数を増やすこと、及びバネ板２０Ａの可能な最大弾性変位量（バネ板２０の湾曲の高さ）を増やすことにより容易に摩擦を大にすることができる。これらバネ板２０Ａの数と可能な変位量は互いに独立して選択できるので、設計の自由度が高く、小型の回転操作型電子部品の設計・製造を容易にしている。
【００２１】
［円筒状バネの変形例］
図２，３の実施例における円筒状バネ２０の第１変形例を図４Ｂに示す。この変形例においては、各バネ板２０Ａの湾曲突出した中央領域部が互いに連結されて連結帯２０Ｂを形成し、各バネ板２０Ａの両端部２０Ａｂは隣接バネ板２０Ａの両端部２０Ａｂと切り離されている点が図４Ａと異なる。
【００２２】
図４Ｃは円筒状バネ２０の第２変形例を示し、図４Ａにおける連結帯２０Ｂを、周方向にバネ板２つおきに２つの隣接バネ板２０Ａの一端間で切り離し、前記一端間で切り離された隣接バネ板２０Ａと周方向にバネ板１つずれた２つの隣接バネ板２０Ａの他端間を周方向にバネ板２つおきに切り離した構造となっている。言い換えると、それぞれの隣接バネ板２０Ａの一端どうしと他端どうしが周方向に交互にバネ板１つずつずれて連結帯２０Ｂにより連結されている。
【００２３】
図４Ｄは円筒状バネ２０の第３変形例を示す。この変形例は、図４Ｃにおいて、各隣接バネ板２０Ａを互いにＶ字をなすよう中心軸Ｘ方向に対し斜めに配置し、隣接バネ板２０Ａの一端及び他端が、連結帯２０Ｂによらず直接併合されている。
【００２４】
図４Ａの円筒状バネ２０を使用した図２，３の実施例では、円筒状バネ２０は操作軸１０に対し相対的に回転せず、軸受け３２に対し摺動回転する場合を説明したが、逆に、円筒状バネ２０Ａは軸受け３２に対し相対的に回転せず、操作軸１０に対し摺動回転するように構成してもよい。例えば円筒状バネ２０の各バネ板２０Ａの半径方向外側に突出した湾曲面に微細な凹凸を形成して表面粗さを増すことにより、円筒状バネ２０と軸受け穴３２Ａの内周面との間の摩擦力を、円筒状バネ２０と操作軸１０との間の摩擦力より大にすれば実現できる。図４Ｂ〜４Ｄも同様である。
【００２５】
図５Ａは円筒状バネ２０の第４変形例を示す。この変形例は図４Ａに示した円筒状バネ２０におけるバネ板２０Ａの中央領域部を図４Ａとは逆に半径方向内側に湾曲突出させたものである。この変形例の場合、回転操作型電気部品を組み立てるには、まず、円筒状バネ２０を軸受３０の大径軸穴部３２ａ内に装着しておき、その後で操作軸１０の保持部１３が円筒状バネ２０に挿入されるよう操作軸１０を軸受３０の貫通軸穴３２Ａに装着する。従って、円筒状バネ２０の連結帯２０Ｂの外周面が軸受３０の大径軸穴部３２ａの内周面と弾性的に当接し、湾曲突出部２０Ａａが操作軸１０の保持部１３の外周面と弾性的に当接する。
【００２６】
図５Ｂは円筒状バネ２０の第５変形例を示す。この変形例は図４Ｂに示した円筒状バネ２０におけるバネ板２０Ａの連結帯２０Ｂで連結された中央領域部を、図４Ｂとは逆に半径方向内側に湾曲突出させたものである。
【００２７】
図５Ｃは円筒状バネ２０の第６変形例を示す。この変形例は図４Ｃに示した円筒状バネ２０におけるバネ板２０Ａの中央領域部を、図４Ｃとは逆に半径方向内側に湾曲突出させたものである。
【００２８】
図５Ｄは円筒状バネ２０の第７変形例を示す。この変形例は図４Ｄに示した円筒状バネ２０におけるバネ板２０Ａの中央領域部を、図４Ｂとは逆に半径方向内側に湾曲突出させたものである。
【００２９】
図５Ａの変形例では、操作軸１０の回動時に円筒状バネ２０を操作軸１０に固定し、円筒状バネ２０が貫通軸穴３２Ａの内周面に対し回転摺動するようにするには、バネ板２０Ａの半径方向内側に湾曲突出した内周面及び／又は操作軸１０の保持部１３の外周面の表面粗さを大きくすればよい。逆に、円筒状バネ２０を軸受３０に固定し、円筒状バネ２０に対し操作軸１０の保持部１３を回転摺動させるには、連結帯２０Ｂの外周面及び／又は大径軸穴部３２ａの内周面の表面粗さを大きくすればよい。図５Ｂ〜５Ｄについても同様である（ただし、図５Ｄの場合は、隣接バネ板２０Ａの互いに連結された端部が他の変形例の連結帯２０Ｂに対応する）。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、例えば携帯無線機の可変抵抗器や切替えスイッチに利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：操作軸
１１：操作部
１２：中間部
１３：保持部
１３ａ：環状溝
１３ｓ：段差
１４：駆動部
２０：円筒状バネ
２０Ａ：バネ板
２０Ａａ：湾曲突出部
２０Ｂ：連結帯
３０：軸受
３１：基部
３２：円筒部
３２Ａ：貫通軸穴
３２ａ：大径軸穴部
３２ｂ：小径軸穴部
３２ｓ：段差
３３：バネ収容ギャップ
４０：電気信号制御部
４１：ハウジング
５０：抜け止めリング
Ｘ：中心軸
【図１】
2014116125.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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