(57)【要約】【課題】自動復帰機構を備えたポテンショメータにおいて、中立位置におけるガタが生じないようにする。【解決手段】ケース２０内に、抵抗体パターン５３，５４が形成された基板５０と、摺動子３４が固定されたロータ４０と、捩りコイルばね３５とが収容され、捩りコイルばね３５を挿通してロータ４０と結合された回転軸３３がケース２０から突出されているポテンショメータにおいて、ロータ４０は捩りコイルばね３５を囲んでその外径に沿う断面円弧状の一対のばねガイド４２，４３を備える。捩りコイルばね３５の径方向に導出された両端部３５ａ，３５ｂはばねガイド４３の周方向両端面４３ａ，４３ｂ及びケース２０の内周面に突設されたばね受２５の周方向両端面に弾接され、ばねガイド４３の両端面４３ａ，４３ｂ及びばね受２５の両端面２５ａ，２５ｂは捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂと点接触する形状とされる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に、抵抗体パターンが形成された基板と、前記抵抗体パターンと摺接する摺動子が固定されたロータと、捩りコイルばねとが収容され、前記捩りコイルばねを挿通して前記ロータと結合された回転軸が前記ケースから突出されているポテンショメータであって、
前記ロータは前記捩りコイルばねを囲み、前記捩りコイルばねの外径に沿う断面円弧状の一対のばねガイドを備え、
前記捩りコイルばねの径方向に導出された両端部は前記一対のばねガイドの一方のばねガイドの周方向両端面及び前記ケースの内周面に突設されたばね受の周方向両端面に弾接され、
前記一方のばねガイドの周方向両端面及び前記ばね受の周方向両端面はそれぞれ前記捩りコイルばねの両端部と点接触する形状とされていることを特徴とするポテンショメータ。
【請求項２】
請求項１記載のポテンショメータにおいて、
前記捩りコイルばねの両端部はそれぞれその先端が前記ばね受の周方向両端面と点接触していることを特徴とするポテンショメータ。
【請求項３】
請求項１記載のポテンショメータにおいて、
前記一方のばねガイドの周方向両端面はその内周側角部において前記捩りコイルばねの両端部とそれぞれ点接触していることを特徴とするポテンショメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は各種機器類の位置検出に利用される、回転軸の自動復帰機構を備えたポテンショメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７はこの種のポテンショメータの従来例として、特許文献１に記載されているポテンショメータの分解斜視図を示したものである。
図７において、１１は摺動子受であり、その底板１１ａの中央部にはボス１１ｂが突設され、さらに軸１１ｃが中央部から上方、下方に向けて形成されている。底板１１ａの外周には所定の角度を保って一対の規制壁１１ｄ，１１ｅが立設されている。
【０００３】
１２はボス１１ｂを取り巻き、複数ターンの積層部１２ａと、解放端に上部折曲部１２ｂと下部折曲部１２ｃを有する捩りコイルばねであり、１３は摺動子受１１を収納するケースで、ケース１３は切欠部１３ａを有し、切欠部１３ａの両側縁はばね受１３ｂ，１３ｃとなっている。
１４は摺動子受１１の下面に固定される摺動子であり、１５はケース１３の開放面に固定される絶縁基板である。絶縁基板１５の上面には摺動子１４が摺動する抵抗体パターン１５ａが形成されている。
【０００４】
摺動子受１１の上方の軸１１ｃはケース１３の孔１３ｄに支承され、下方の軸１１ｃは絶縁基板１５の孔１５ｂに支承される。捩りコイルばね１２の上部折曲部１２ｂは図８に示すようにばね受１３ｂ及び規制壁１１ｄに弾圧係止され、下部折曲部１２ｃはばね受１３ｃ及び規制壁１１ｅに弾圧係止される。
【０００５】
このポテンショメータでは図８の静止状態から軸１１ｃを反時計方向に回転すると、図９に示すように摺動子受１１の左方の規制壁１１ｅが捩りコイルばね１２の下部折曲部１２ｃを捩りコイルばね１２の弾性に抗して反時計方向に押圧し、捩りコイルばね１２の上部折曲部１２ｂはケース１３のばね受１３ｂに係止されたままで、規制壁１１ｄが反時計方向に回転する。その間に摺動子１４が抵抗体パターン１５ａ上を反時計方向に摺動し、抵抗値変化によって所望の出力信号が得られるものとなっている。
【０００６】
ここで、軸１１ｃの回転力を取り去ると、捩りコイルばね１２の弾性復元力により下部折曲部１２ｃは時計方向に押圧され、摺動子受１１及び捩りコイルばね１２は図８の元の静止状態に復帰する。
【０００７】
同様に、図８の静止状態から軸１１ｃを時計方向に回転すると、摺動子受１１の右方の規制壁１１ｄが捩りコイルばね１２の上部折曲部１２ｂを押圧し、捩りコイルばね１２の下部折曲部１２ｃはケース１３のばね受１３ｃに係止されたままで、規制壁１１ｅが時計方向に回転する。これにより、摺動子１４が抵抗体パターン１５ａ上を時計方向に摺動して所望の出力信号が得られるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第２５３３５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような構成とされたポテンショメータでは、摺動子受１１に設けられた規制壁１１ｄ，１１ｅの各端面及びケース１３に設けられたばね受１３ｂ，１３ｃの各端面はいずれも平面を構成しているため、捩りコイルばね１２の上部折曲部１２ｂや下部折曲部１２ｃと、それら規制壁１１ｄ，１１ｅ、ばね受１３ｂ，１３ｃとの接触は基本的に線接触となる。
【００１０】
一方、規制壁１１ｄ，１１ｅの端面とばね受１３ｂ，１３ｃの端面とは寸法公差等により例えば図８の静止状態（中立位置）で面が確実に揃わないことがあり、つまり一対の規制壁１１ｄ，１１ｅ間の間隔が一対のばね受１３ｂ，１３ｃ間の間隔より広いといった状態やあるいはその逆の状態が生じうる。
【００１１】
一対の規制壁１１ｄ，１１ｅ間の間隔が一対のばね受１３ｂ，１３ｃ間の間隔より広くなっている場合、捩りコイルばね１２の上部折曲部１２ｂ及び下部折曲部１２ｃは図８の中立位置ではばね受１３ｂ，１３ｃにのみ弾接し、規制壁１１ｄ，１１ｅには接触しないといった状態が発生し、また、これとは逆に一対の規制壁１１ｄ，１１ｅ間の間隔が一対のばね受１３ｂ，１３ｃ間の間隔より狭くなっている場合、上部折曲部１２ｂ及び下部折曲部１２ｃは規制壁１１ｄ，１１ｅにのみ弾接し、ばね受１３ｂ，１３ｃには接触しないといった状態が発生する。
【００１２】
このような状態は上部折曲部１２ｂや下部折曲部１２ｃと、規制壁１１ｄ，１１ｅ、ばね受１３ｂ，１３ｃとが線接触する構成となっているため、線接触によって上部折曲部１２ｂ、下部折曲部１２ｃの延伸方向の形状が規定され、つまり撓みが制限されることに起因する。そして、このような状態が発生すると、軸１１ｃの回転が中立位置で完全に規制されず、ガタが生じることになり、このようなガタは検出精度の低下を招くことになる。
【００１３】
この発明の目的は上述した問題に鑑み、中立位置においても回転軸にガタが生じないようにし、検出精度に優れたポテンショメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ケース内に、抵抗体パターンが形成された基板と、抵抗体パターンと摺接する摺動子が固定されたロータと、捩りコイルばねとが収容され、捩りコイルばねを挿通してロータと結合された回転軸がケースから突出されているポテンショメータにおいて、ロータは捩りコイルばねを囲み、捩りコイルばねの外径に沿う断面円弧状の一対のばねガイドを備え、捩りコイルばねの径方向に導出された両端部は一対のばねガイドの一方のばねガイドの周方向両端面及びケースの内周面に突設されたばね受の周方向両端面に弾接され、一方のばねガイドの周方向両端面及びばね受の周方向両端面はそれぞれ捩りコイルばねの両端部と点接触する形状とされる。
【００１５】
請求項２の発明では請求項１の発明において、捩りコイルばねの両端部はそれぞれその先端がばね受の周方向両端面と点接触される。
【００１６】
請求項３の発明では請求項１の発明において、一方のばねガイドの周方向両端面はその内周側角部において捩りコイルばねの両端部とそれぞれ点接触される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明では、回転軸を自動復帰させる捩りコイルばねの両端部はロータのばねガイドの両端面及びケースのばね受の両端面に点接触する構造となっている。従って、例えば寸法公差等により中立位置でばねガイドの両端面とばね受の両端面とが揃っていなくても、従来の線接触構造と異なり、捩りコイルばねの両端部の形状が規定されず、撓みを期待することができ、つまり両端部が撓むことによってロータのばねガイドとケースのばね受の双方に捩りコイルばねの両端部が良好に弾接する状態を得ることができる。これにより、この発明によれば、中立位置におけるロータ及び回転軸のガタを防止することができ、その点で検出精度に優れたポテンショメータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ａはこの発明によるポテンショメータの一実施例を示す斜視図、Ｂはその正面図。
【図２】Ａは図１ＢのＣ−Ｃ線断面図、Ｂは図１ＢのＤ−Ｄ線断面図。
【図３】図１に示したポテンショメータの分解斜視図。
【図４】摺動子のロータへの取り付けを説明するための図。
【図５】Ａは回転軸が中立位置の状態にある時の断面図、Ｂはその部分拡大図。
【図６】Ａは回転軸を反時計方向に回しきった状態の断面図、Ｂは回転軸を時計方向に回しきった状態の断面図。
【図７】従来のポテンショメータの分解斜視図。
【図８】図７に示したポテンショメータの静止状態（中立位置）の断面図。
【図９】図７に示したポテンショメータの動作状態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるポテンショメータの一実施例の外観を示したものであり、図２はその断面構造を示したものである。また、図３は各部に分解して示したものである。
【００２０】
ケース２０は円筒状の基体２１を有し、基体２１の背面側にはその外周面から方形状板部２２が突出形成され、基体２１の前面側にはその外周面から一対の取り付け部２３が互いに逆向きにフランジ状に大きく突出形成されている。また、基体２１の前面には段付きの円筒部２４が突出形成されている。
【００２１】
ケース２０の円筒部２４には軸受３１が収容配置されており、また一対の取り付け部２３の各スリーブ穴２３ａには金属製のスリーブ３２が収容配置されている。ケース２０及び軸受３１はそれぞれ合成樹脂製とされ、この例では軸受３１及びスリーブ３２はケース２０にインサート成形されている。なお、ケース２０と軸受３１は共に合成樹脂製とされるが、ケース２０には高剛性で難燃性に優れた樹脂を用い、軸受３１には耐摩耗性に優れた樹脂を用いる。
【００２２】
ロータ４０は板部４１と、その板部４１の一面に突出形成された一対のばねガイド４２，４３とを有し、合成樹脂製とされる。一対のばねガイド４２，４３はそれぞれ断面円弧状をなし、それら円弧は同一円周上に位置されている。板部４１は円板状をなし、一方のばねガイド４３の外周側に位置する部分は切り欠かれた形状とされている。
【００２３】
回転軸３３は金属製とされ、その一端には小判形部３３ａが形成され、さらに小判形部３３ａの先端面に小径の軸３３ｂが突出形成されている。回転軸３３はその小判形部３３ａがロータ４０の板部４１にインサート成形されてロータ４０と一体化され、ばねガイド４２，４３のなす円弧の中心に位置される。なお、小判形部３３ａの先端面に形成されている軸３３ｂはロータ４０の板部４１の背面側より突出される。
【００２４】
ロータ４０の板部４１の背面側には摺動子３４が取り付けられる。板部４１の背面には図４に示したようにプッシュナット圧入部４４、熱かしめ部４５及びガイド部４６が突出形成されている。摺動子３４はばね性を有する金属製とされ、プッシュナット部３４ａとかしめ穴３４ｂと切り欠き３４ｃとが形成されている。摺動子３４のプッシュナット部３４ａをロータ４０のプッシュナット圧入部４４に圧入し、かしめ穴３４ｂにロータ４０の熱かしめ部４５を挿通させ、熱かしめを行うことによって摺動子３４がロータ４０に取り付け固定される。なお、ロータ４０のガイド部４６及びそのガイド部４６と対応する摺動子３４の切り欠き３４ｃは摺動子３４組み込み時のガイドとして機能する。
【００２５】
捩りコイルばね３５は回転軸３３に挿通されてロータ４０の一対のばねガイド４２，４３内の空間に収容される。一対のばねガイド４２，４３は捩りコイルばね３５の外径に沿って捩りコイルばね３５を囲み、これにより捩りコイルばね３５は一対のばねガイド４２，４３に外接して保持される。
【００２６】
回転軸３３はケース２０にインサート成形されている軸受３１の穴３１ａに挿通されて軸支される。ケース２０の円筒部２４において軸受３１の外側にはリップシール３６が配置され、さらにリップシール３６の移動を規制するワッシャ３７、Ｅリング３８が配置される。Ｅリング３８は回転軸３３に設けられているＥリング挿入溝３３ｃに嵌め込まれる。ケース２０の前面側はリップシール３６によって封止される。
【００２７】
ケース２０の基体２１の背面側開口部には基板５０が取り付けられる。基板５０は円環状部５１とその外周の一部から方形状に突出された突出部５２とよりなる。円環状部５１には円弧状をなす一対の抵抗体パターン５３，５４が同心状に形成されており、さらにこれら各抵抗体パターン５３，５４の両端と接続され、円環状部５１を通って突出部５２の先端に至る導体パターン５５〜５７が形成されている。抵抗体パターン５３，５４は例えばカーボン粒子を混入した樹脂ペーストを印刷、焼成することによって形成され、導体パターン５５〜５７は銀ペーストを印刷、焼成することによって形成される。
【００２８】
各導体パターン５５〜５７の先端には基板５０を貫通して端子挿入穴５８がそれぞれ形成されており、これら端子挿入穴５８には端子６１がそれぞれかしめられて取り付けられる。なお、図３では端子６１のかしめ部６１ａはかしめられた後の形状として示している。
【００２９】
基板５０はケース２０の基体２１内に圧入され、基体２１内に設けられている突き当て部２１ａに突き当てられて収容される。これにより、ロータ４０に取り付けられている摺動子３４は抵抗体パターン５３，５４と圧接される。なお、ロータ４０の板部４１の背面側に軸３３ｂを囲んで突出形成されているリング状部４７は基板５０の開口５９内に位置される。
【００３０】
ケース２０の基体２１の背面側開口部にはさらにカバー６２が取り付けられる。カバー６２はケース２０の基体２１内に設けられている熱かしめ部２１ｂを熱かしめすることによって固定される。カバー６２の内面には回転軸３３の先端に形成されている軸３３ｂを軸受する軸受穴６２ａが形成されており、軸３３ｂはこの軸受穴６２ａに軸支される。
【００３１】
ケース２０に取り付けられたカバー６２の周囲には図２に示したように接着剤６３が塗布・充填され、これによりケース２０の背面側が封止される。また、この例ではケース２０内部において端子６１が位置する部分に空間部を設け、端子６１の周囲及びかしめ部６１ａの周囲にも図２Ｂに示したように接着剤６３を充填している。これにより、端子６１は堅固に固定され、また端子６１間のマイグレーションを防止することができるものとなっている。加えて、端子６１を例えば炭素鋼に錫めっきを施した構成とした場合には錫めっきのウイスカの成長を阻止することができる。
【００３２】
次に、捩りコイルばね３５の径方向に導出されている両端部３５ａ，３５ｂの、ケース２０内における位置・係止状態について図５を参照して説明する。
【００３３】
図５は回転軸３３が中立位置に位置している状態を示したものであり、捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂはロータ４０のばねガイド４３の周方向両端面４３ａ，４３ｂに弾接され、さらにケース２０の内周面に円弧状に突設されているばね受２５の周方向両端面２５ａ，２５ｂに弾接されている。
【００３４】
捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂとばねガイド４３の両端面４３ａ，４３ｂ及びばね受２５の両端面２５ａ，２５ｂとはいずれも点接触で接触する構造とされている。この例では捩りコイルばね３５の端部３５ａ，３５ｂはそれぞれその先端がばね受２５の端面２５ａ，２５ｂと点接触しており、端部３５ａと端面２５ａとの間及び端部３５ｂと端面２５ｂとの間にはそれぞれロータ４０の中心に向かって広がるくさび状の空間が構成されている。一方、ばねガイド４３の端面４３ａ，４３ｂはその内周側角部において捩りコイルばね３５の端部３５ａ，３５ｂとそれぞれ点接触しており、端部３５ａと端面４３ａとの間及び端部３５ｂと端面４３ｂとの間にはそれぞれロータ４０の外周側に向かって広がるくさび状の空間が構成されている。
【００３５】
このように、ばねガイド４３の両端面４３ａ，４３ｂ及びばね受２５の両端面２５ａ，２５ｂは捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂとそれぞれ点接触する形状とされているため、捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂは撓みやすく、よって寸法公差等により中立状態でばねガイド４３の両端面４３ａ，４３ｂとばね受２５の両端面２５ａ，２５ｂとが揃っていなくても、捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂが撓むことによってばねガイド４３及びばね受２５の双方に捩りコイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂが良好に弾接し、ロータ４０及び回転軸３３にガタが生じないものとすることができる。
【００３６】
なお、この例では捩りコイルばね３５の端部３５ａ，３５ｂとの間にくさび状の空間が構成されるように、ばねガイド４３の両端面４３ａ，４３ｂ及びばね受２５の両端面２５ａ，２５ｂには所要の傾斜を設け、つまり傾斜面としているが、例えば曲面としてもよい。
【００３７】
図６Ａ，Ｂはそれぞれ回転軸３３が反時計方向及び時計方向に回転された状態を示したものであり、ロータ４０のばねガイド４３は図６Ａでは捩りコイルばね３５の端部３５ａをその弾性に抗して押圧し、図６Ｂでは端部３５ｂをその弾性に抗して押圧する。ロータ４０が回転することにより摺動子３４は基板５０の抵抗体パターン５３，５４上を摺動し、所望の出力信号を端子６１より得ることができる。回転軸３３の回転力を解除すると、捩りコイルばね３５の弾性復元力により、ロータ４０及び回転軸３３は図５Ａに示した元の中立位置に復帰する。
【００３８】
以上説明したように、この例によれば中立位置において回転軸３３のガタ発生を防止することができる。また、捩りコイルばね３５はロータ４０の一対のばねガイド４２，４３に外接して保持されているため、ばねの軸が傾くことはなく、予期せぬ変形が発生することもなく、よって良好な回転性能を得ることができる。
【００３９】
なお、このポテンショメータは例えば電動カートやスクータ等におけるアクセル踏み込み量の検出等に用いられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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