(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に円周方向に延びる抵抗トラック（２）が同心的に形成された基板（１）と、
前記抵抗トラック（２）の軸心の周りに相対回転され前記抵抗トラック（２）に接触された多接点ブラシ（４）と、
を備えるポテンショメータにおいて、
前記多接点ブラシ（４）の先端に形成された複数の摺動接点（４ａ〜４ｄ）のうち、前記抵抗トラック（２）の外周部に接触される外側摺動接点（４ａ）の初期接触荷重を、前記抵抗トラック（２）の内周部に接触される内側摺動接点（４ｂ〜４ｄ）の初期接触荷重よりも相対的に大きくしたことを特徴とするポテンショメータ。
【請求項２】
請求項１の記載において、
抵抗トラック（２）が、両端の端子（Ｔ１  ，Ｔ２  ）間の所定の領域で初期接触荷重の大きい外側摺動接点（４ａ）と接触される外周側の摺動部（２ａ）と、初期接触荷重の小さい内側摺動接点（４ｂ〜４ｄ）と接触される内周側の摺動部（２ｂ）とに並列に分離されたことを特徴とするポテンショメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度センサや直線変位センサ等のような位置検出手段として用いられる接触型のポテンショメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
接触型のポテンショメータの典型的な従来技術としては、例えば図４に示すように、絶縁体からなる円盤状の基板１１と、この基板１１の表面に印刷により同心的に形成された外周側の略Ｃ字形の抵抗トラック１２及び内周側の環状の抵抗トラック１３と、前記基板１１に対して同心的に回転可能なシャフト（図示省略）に固定され一枚の金属板で互いに一体に形成された板バネ状の多接点ブラシ１４，１５とを備え、外周側の抵抗トラック１２の両端に正極端子Ｔ１１及び負極端子Ｔ１２が設けられ、内周側の抵抗トラック１３に検出端子Ｔ１３が設けられたものがある。多接点ブラシ１４，１５の先端には、複数の摺動接点１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄが分岐形成されており、それぞれ前記抵抗トラック１２又は１３の平滑な表面に適当な荷重で接触されている。
【０００３】
すなわちこのポテンショメータは、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に所定の入力電圧を印加し、測定対象の傾斜あるいは移動といった機械量の変化によって前記シャフトが回転した場合に、これに伴って前記抵抗トラック１２，１３に対する多接点ブラシ１４，１５の接触位置が円周方向に変化して抵抗値が変化することにより、前記機械量を端子Ｔ１１，Ｔ１３間の電圧変化として変換し、出力するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
接触型のポテンショメータにおいては、抵抗トラック１２，１３に対する多接点ブラシ１４，１５の初期接触荷重を小さくすると、抵抗トラック１２，１３の表面の僅かな起伏等によって接触状態が不安定になり、その接触面積が変化して抵抗値（以下、接触抵抗という）が不安定になるため、測定対象の機械量（抵抗トラック１２，１３と多接点ブラシ１４，１５の相対的な回転角）に対する出力電圧の直線性が損なわれてしまう。したがって、安定した接触状態を確保するために、前記多接点ブラシ１４，１５の摺動接点１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄには、その弾性によるある程度大きな初期接触荷重（例えば１７．５±５．５ｇ）を与えている。しかし上記従来技術によれば、前記抵抗トラック１２，１３に対する摺動接点１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄの初期接触荷重を大きくすると、特に、摺動長さが長くなる外周側の抵抗トラック１２と多接点ブラシ１４の摺動接点１４ａ〜１４ｄの摺動部の摩耗量が大きくなり、結局、早期に接触抵抗が変化して前記直線性が悪化してしまうといった問題が指摘される。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、長期間にわたって安定した測定精度を維持することのできるポテンショメータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係るポテンショメータは、多接点ブラシの先端に形成された複数の摺動接点のうち、抵抗トラックの外周部に接触される外側摺動接点の初期接触荷重を、前記抵抗トラックの内周部に接触される内側摺動接点の初期接触荷重よりも相対的に大きくしたものであり、言い換えれば、内側摺動接点の初期接触荷重を、外側摺動接点の初期接触荷重よりも小さくしたものである。
【０００７】
本発明によれば、外側摺動接点の接触荷重によって抵抗トラックに対する内側摺動接点の接触状態が安定してその接触抵抗の変化が抑えられると共に、内側摺動接点の初期接触荷重が小さいためその摩耗が抑えられる。また、外側摺動接点は初期接触荷重が大きいので摩耗量も大きいが、抵抗トラックを流れる電流は、抵抗値の小さい（入力端子と摺動接点との距離が短い）内周側で多く流れ、外側摺動接点が接触している外周側では電流量が少なくなるため、外側摺動接点の摩耗による接触抵抗の変化が少なく、出力の直線性の悪化が抑えられる。
【０００８】
また、上記構成においては、抵抗トラックが、両端の端子間の所定の領域で初期接触荷重の大きい外側摺動接点と接触される外周側の摺動部と、初期接触荷重の小さい内側摺動接点と接触される内周側の摺動部とに並列に分離されたものとすることによって、外側摺動接点の摩耗に伴う接触抵抗の変化に起因する直線性の悪化を一層有効に抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るポテンショメータの第一の実施形態を示すものであり、基本的には先に説明した図４の従来技術と同様の構造を有する。すなわちこのポテンショメータは、図１（Ａ）に示すように、絶縁体からなる円盤状の基板１と、この基板１の表面に印刷により同心的に形成された外周側の略Ｃ字形の抵抗トラック２及び内周側の環状の抵抗トラック３と、前記基板１に対して同心的に回転可能なシャフト（図示省略）に固定され一枚の金属板で互いに一体に形成された板バネ状の多接点ブラシ４，５とを備えており、外周側の抵抗トラック２の両端に正極端子Ｔ１  及び負極端子Ｔ２  が設けられ、内周側の抵抗トラック３に検出端子Ｔ３  が設けられている。多接点ブラシ４，５の先端には、板バネ状の複数の摺動接点４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄが分岐形成されており、それぞれ前記抵抗トラック２又は３の平滑な表面に接触されている。
【００１０】
外周側の抵抗トラック２に接触された多接点ブラシ４の摺動接点４ａ〜４ｄのうち、前記抵抗トラック２の外周部に接触される外側摺動接点４ａは、それより内周位置に接触される内側摺動接点４ｂ〜４ｄよりも初期接触荷重を相対的に大きく設定されている。典型的には、例えば外側摺動接点４ａの初期接触荷重は従来と同様に１７．５±５．５ｇとし、内側摺動接点４ｂ〜４ｄの初期接触荷重は１０ｇ  程度としてある。また、この接触荷重の相違は、図１（Ｂ）に示すように、抵抗トラック２との非接触状態における外側摺動接点４ａと内側摺動接点４ｂ〜４ｄの角度の相違によって与えられている。
【００１１】
上述の実施形態のポテンショメータによれば、例えば取付誤差や、抵抗トラック２の表面に僅かな起伏等があると、この抵抗トラック２の円周方向における多接点ブラシ４の位置によって、その外側摺動接点４ａの接触荷重は増減するが、初期接触荷重の小さい内側摺動接点４ｂ〜４ｄは安定した接触状態に維持され、接触面積の変化による抵抗値の変化が抑えられる。これは、例えば抵抗トラック２の表面が僅かに隆起している位置では、外側摺動接点４ａの接触荷重が増大するので、その反力が内側摺動接点４ｂ〜４ｄの接触荷重の増大を抑制するように作用し、また、抵抗トラック２の表面が僅かに低くなっている位置では、外側摺動接点４ａの接触荷重が減少するので、その反力の減少が内側摺動接点４ｂ〜４ｄの接触荷重の減少を抑制するように作用するからである。しかも内側摺動接点４ｂ〜４ｄは接触荷重が小さいため、その摩耗が抑制され、長期間安定した接触状態に維持される。
【００１２】
ここで、外側摺動接点４ａは、初期接触荷重が大きく設定されているために摩耗量が大きくなるが、この摩耗に伴う外側摺動接点４ａと抵抗トラック２との接触抵抗の変化は少ない。これは、円周方向に延びる抵抗トラック２においては外周側ほど端子と摺動接点との距離が長く（抵抗が大きく）なって電流が流れにくく、内周側で電流が多く流れるからである。したがって、前記接触抵抗による測定対象の機械量（回転角）に対する端子Ｔ１  ，Ｔ３  間の出力電圧の直線性への悪影響が少ない。
【００１３】
図２は、本発明に係るポテンショメータの第二の実施形態を示すものである。この実施形態において、先に説明した第一の実施形態と異なる点は、外周側の抵抗トラック２が、その両端の正極端子Ｔ１  と負極端子Ｔ２  との間の円周方向所定の領域において、初期接触荷重の大きい外側摺動接点４ａと接触可能な外周側の摺動部２ａと、接触荷重の小さい内側摺動接点４ｂ〜４ｄと接触可能な内周側の摺動部２ｂとに分離されていることにある。すなわち、図３にこの実施形態の等価回路を示すように、内周側の摺動部２ｂによる抵抗Ｒ１  と外周側の摺動部２ａによる抵抗Ｒ１’は端子Ｔ１  ，Ｔ２  に対して互いに並列に設けられており、外周側の摺動部２ａは内周側の摺動部２ｂよりも長くかつ幅が狭いため、Ｒ１  ＜Ｒ１’となっている。
【００１４】
したがって、この実施形態によれば、電流が内周側の摺動部２ｂに顕著に偏在するように分布し、接触荷重の大きい外側摺動接点４ａの摩耗に伴う外側摺動接点４ａと抵抗トラック２との接触部における接触抵抗の変化を有効に抑えて、出力電圧の直線性を確保することができる。
【００１５】
なお、図示の実施形態においては、前記抵抗トラック２の外周部に接触される外側摺動接点４ａの初期接触荷重と、内側摺動接点４ｂ〜４ｄの初期接触荷重との相違を、非接触状態における外側摺動接点４ａと内側摺動接点４ｂ〜４ｄの角度の相違によって与えているが、これは、例えば板厚や幅の相違等によって与えることもできる。また、多接点ブラシ４における摺動接点の数も、特に限定されるものではない。
【００１６】
また、内周側の抵抗トラック３とこれに接触させた多接点ブラシ５との摺動量は外周側の抵抗トラック２と多接点ブラシ４との摺動量よりも十分に小さく、摩耗が少ないが、場合によっては、この多接点ブラシ５の摺動接点５ａ〜５ｄも多接点ブラシ４と同様に、抵抗トラック３の外周部に接触されている外側摺動接点５ａの初期接触荷重を、内側摺動接点５ｂ〜５ｄの初期接触荷重より大きくしても良い。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のポテンショメータによると、多接点ブラシの複数の摺動接点のうち、抵抗トラックの外周部に接触される外側摺動接点の初期接触荷重を、前記抵抗トラックの内周部に接触される内側摺動接点の初期接触荷重よりも相対的に大きくしたことによって、次のような効果が実現される。
（１）  内側摺動接点の接触抵抗が安定し、しかも外側摺動接点の摩耗に伴う接触抵抗による直線性への悪影響が少ないので、検出性能の信頼性が向上する。
（２）  内側摺動接点の摩耗量が少なく抑えられるので耐久性が向上し、優れた検出性能を維持することができる。
（３）  抵抗トラックを、外側摺動接点との摺動部と、内側摺動接点との摺動部に並列に分離することによって検出性能の信頼性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポテンショメータの第一の実施形態を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は外周側の抵抗トラックに摺接する多接点ブラシの斜視図である。
【図２】本発明に係るポテンショメータの第二の実施形態を示す平面図である。
【図３】上記第二の実施形態の等価回路図である。
【図４】接触型のポテンショメータの典型的な従来技術を示す平面図である。
【符号の説明】
１  基板
２，３  抵抗トラック
２ａ，２ｂ  摺動部
４，５  多接点ブラシ
４ａ  外側摺動接点
４ｂ〜４ｄ  内側摺動接点
Ｔ１    正極端子
Ｔ２    負極端子
Ｔ３    検出端子
【図１】
0003591558.tif 000002
【図２】
0003591558.tif 000003
【図３】
0003591558.tif 000004
【図４】
0003591558.tif 000005