(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型化された巻線型ポテンショメータを提供する。【解決手段】巻線型ポテンショメータは、第１の抵抗線６１に接続した入力端子と、第２の抵抗線６２と接続した出力端子と、第１の抵抗線６１及び第２の抵抗線６２の表面を摺動する接点２３を有する摺動子と、を備え、摺動子の接点２３が、第１の抵抗線６１及び第２の抵抗線６２に接触して第１の抵抗線６１及び第２の抵抗線６２を短絡し、入力端子から入力電圧を印加すると同時に出力端子から出力電圧を出力する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の芯材と、
前記芯材の外周に所定の間隔で巻き付けられた第１の抵抗線と、
前記第１の抵抗線と並行となるように前記芯材の外周に巻き付けられた、前記第１の抵抗線よりも低い抵抗値を有する第２の抵抗線と、
前記第１の抵抗線に接続した入力端子と、
前記第２の抵抗線と接続した出力端子と、
前記第１の抵抗線及び前記第２の抵抗線の表面を摺動する接点を有する摺動子と、を備え、
前記摺動子の接点が、前記第１の抵抗線及び前記第２の抵抗線に接触して前記第１の抵抗線及び前記第２の抵抗線を短絡し、前記入力端子から入力電圧を印加すると同時に前記出力端子から出力電圧を出力する
巻線型ポテンショメータ。
【請求項２】
前記第１の抵抗線の線径と前記第２の抵抗線の線径が等しい
請求項１に記載の巻線型ポテンショメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線型の抵抗体に接触した接点を摺動させることで、目的とする出力電圧を得ることができる巻線型ポテンショメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抵抗体に接点を接触させて出力電圧を取り出すことのできるポテンショメータが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、絶縁性を有する又は絶縁性皮膜を有する芯材に抵抗線を一定のピッチで巻いた巻線エレメント（抵抗体）を使用する巻線型ポテンショメータが知られている。
【０００４】
図１０に示すように、従来の巻線型ポテンショメータ１００の構造としては、巻線エレメント１０６に巻かれた抵抗線の両端が導電性を有する部材を介して入力端子１０５に接続されている。また、摺動子１４０のスライドレバーの先端に固定された接点は、スライドアーム１２１、スリップリング１０３及びワイヤー接点１０４を介して入力端子とは別の出力端子１０５に接続されている。
【０００５】
スリップリング１０３は、絶縁性の部材であるブッシュ１２８を介してシャフト１１２に固定されている。ワイヤー接点１０４はＶ字形状に折り曲げられており、折り曲げ側は出力端子１０５に固定され、反対側はスリップリング１０３の溝と適切な与圧で接触している。これらの構造により、接点がシャフト１１２の回転に応じて巻線エレメント１０６上を摺動し、入力端子１０５の間に電圧が印加されると、巻線エレメント１０６上の接点位置、すなわちシャフト１１２の回転角度を印加電圧の分圧として出力端子１０５から取り出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１４２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の巻線型ポテンショメータ１００では、巻線エレメント１０６と接点との位置関係と、スリップリング１０３とワイヤー接点１０４との位置関係を、互いに干渉させないため、シャフト１１２の軸方向においてスリップリング１０３とスライドアーム１２１をずらした状態で配置させている。このため、スリップリング１０３とスライドアーム１２１を収納するための空間を確保するために、ケース１３０のシャフトの軸方向の高さがある程度高くなり、薄型化が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、薄型化された巻線型ポテンショメータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の巻線型ポテンショメータは、円環状の芯材と、芯材の外周に所定の間隔で巻き付けられた第１の抵抗線と、第１の抵抗線と並行となるように芯材の外周に巻き付けられた、第１の抵抗線よりも低い抵抗値を有する第２の抵抗線と、第１の抵抗線に接続した入力端子と、第２の抵抗線と接続した出力端子と、第１の抵抗線及び第２の抵抗線の表面を摺動する接点を有する摺動子と、を備え、摺動子の接点が、第１の抵抗線及び第２の抵抗線に接触して第１の抵抗線及び第２の抵抗線を短絡し、入力端子から入力電圧を印加すると同時に出力端子から出力電圧を出力する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の巻線型ポテンショメータによれば、部品点数を減らして外形寸法を小さくしたので、薄型にすることができる。また、部品点数が少なくなるので、ポテンショメータの組み立て作業を簡単に行うことができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータの外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータの裏蓋を外した状態の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した巻線型ポテンショメータの断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータで使用する巻線エレメントの全体斜視図である。
【図５】図５Ａは巻線エレメントと接点との接触状態を示す図であり、図５Ｂはその拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータの出力特性図である。
【図７】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータを組み立てる手順を説明する図である（その１）。
【図８】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータを組み立てる手順を説明する図である（その２）。
【図９】本発明の実施形態に係る巻線型ポテンショメータを組み立てる手順を説明する図である（その３）。
【図１０】従来の巻線型ポテンショメータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の巻線型ポテンショメータの実施の形態例（以下、「本例」という。）について、図面を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、各図において、接続等で使用するリード線の表記は適宜省略する。
【００１３】
図１は、本例の巻線型ポテンショメータ１の外観斜視図である。
図１に示すように、巻線型ポテンショメータ１は、有底筒状のケース３０と、ケース３０の底面部に挿入されたシャフト１２と、を備えている。ケース３０の上部には、連結バンド２５と連結バンド用ねじ２７によって、裏蓋８が着脱可能に取り付けられている。ケース３０の側面には端子部５が設けられており、端子部５は複数の端子５１、５２、５３で構成されている。複数の端子のうち、端子５１、５３は入力端子であり、端子５２は出力端子である。
【００１４】
図２は、上述した巻線型ポテンショメータ１の裏蓋８を外した状態の斜視図である。
図２に示すように、ケース３０の内部中央には、底面部から挿入されたシャフト１２の上端部１２ａが位置している。
【００１５】
また、ケース３０の内部には、抵抗体としての巻線エレメント６が設けられている。巻線エレメント６は、円環状であって、ケース３０の下方において内側面に沿って配置されている。巻線エレメント６は、リード線を介して端子部５に接続されている。なお、巻線エレメント６の詳細については後述する。
【００１６】
シャフト１２には、巻線エレメント６に摺動接触する接点２３を有する摺動子４０が、絶縁性部材で構成された円筒状のブッシュ２８を介して取り付けられている。摺動子４０は、シャフト１２の円周方向に沿って移動可能である。摺動子４０は、ブッシュ２８と結合しており、ケース３０の内側面に向かって延びる金属製のスライドアーム２１と、スライドアーム２１の先端に連設されてケース３０の内側面に沿って延びるスライドレバー２２と、スライドレバー２２の先端部に設けられたケース３０の内側面に向かって突出する半球状の接点２３と、で構成されている。スライドレバー２２は、バネ性を有する薄い金属部材で構成されており、接点２３に適度な圧力を付与することで、接点２３を巻線エレメント６に沿って摺動移動させることができる。
【００１７】
なお、本例では、一体成形された樹脂製のブッシュ２８と金属製のスライドアーム２１とを用いているが、ブッシュ２８とスライドアーム２１とを別々の部品で構成するようにしてもよい。
【００１８】
図３は、図１のＡ−Ａ線で切断した本例の巻線型ポテンショメータ１の断面図である。
図３に示すように、シャフト１２の先端部１２ａが裏蓋８の中心部に形成された嵌合穴８ａに嵌合された状態で、連結バンド２５によって裏蓋８がケース３０に固定されている。
【００１９】
また、嵌合穴８ａおよび底面部３１の中央に形成された保持穴３１ａには、ボールベアリング１０が嵌め込まれている。このボールベアリング１０を介して、シャフト１２がケース３０に対して回転可能に支持されている。
【００２０】
ケース３０の内側面の下方には、巻線エレメント６を保持するための凹部２６ａが形成された円環状のエレメントホルダ２６が設けられている。エレメントホルダ２６の凹部２６ａには、巻線エレメント６が載置されている。
【００２１】
摺動子４０は、ブッシュ２８の高さ方向中央部の位置で、ブッシュ２８と結合している。すなわち、本例では、摺動子４０が、巻線エレメント６に接点２３を接触させた状態で、裏蓋８と底面部３１との間の空間に配置されている。
【００２２】
図４は、本例で用いる巻線エレメント６の全体斜視図である。
図４に示すように、巻線エレメント６は、両端部６ａを近接させて円環状に形成された絶縁性を有する芯材６０に、２種類の抵抗線６１、６２を一定のピッチで巻回させた、いわゆる２条巻きで構成されている。なお、芯材として、絶縁性皮膜を有する部材を用いてもよい。
【００２３】
２種類の抵抗線６１、６２は、所定の抵抗値を有する第１抵抗線６１と、第１抵抗線６１の抵抗値よりも低い抵抗値を有する第２抵抗線６２とで構成されている。第１抵抗線６１は、従来の巻線型ポテンショメータに使用される巻線エレメントと同様に、ポテンショメータとしての全抵抗値を決める要素となる。なお、本例では、第１抵抗線６１の線径と第２抵抗性６２の線径とが略同一になるように構成されている。これにより、抵抗線に沿って接点２３の摺動をスムーズに行うことができる。
【００２４】
巻線エレメント６の両端６ａ付近において、第１抵抗線６１の端部のうち一端部は、導電性部材を介して入力端子５１に接続され、他端部は入力端子５３に接続されている。また、第２抵抗線６２の一端部若しくは両端部は、導電性部材を介して出力端子５２に接続されている。
【００２５】
図５Ａは巻線エレメントと接点との接触状態を示す図であり、図５Ｂはその拡大図である。
図５Ａに示すように、本例における摺動子４０の接点２３は、巻線エレメント６に巻回された抵抗線と常に接触する状態に保持されている。また、図５Ｂに示すように、本例では、抵抗線上を摺動する接点２３は、常に第１抵抗線６１及び第２抵抗線６２の少なくとも１箇所以上と同時に接触するように構成されている。すなわち、本例では、接点２３が抵抗線上を摺動移動する際に、接点２３を介して、第１抵抗線６１と第２抵抗線６２とが常に短絡している状態に保たれる。
【００２６】
これにより、本例の巻線型ポテンショメータ１では、入力端子５１、５３に電圧を印加した際の接点位置の電圧（第１抵抗線６１による分圧）は、接点２３によって第１抵抗線６１と短絡した第２抵抗線６２を介して、出力端子５２から取り出すことができる。すなわち、シャフト１２の回転角度を印加電圧の分圧として出力端子５２から取り出すことができる。
【００２７】
本例の巻線型ポテンショメータ１では、従来の巻線型ポテンショメータ１００において用いられていたスリップリング１０３及びワイヤー接点１０４が不要となるため、スリップリング１０３及びワイヤー接点１０４を収納するためのケース３０のシャフト軸方向の空間が不要となり、巻線型ポテンショメータ１を薄型化することができる。
【００２８】
さらには、スリップリング１０３及びワイヤー接点１０４が不要となるため、部品点数を削減してコストを安くすることができる。また、巻線型ポテンショメータ１を組み立てる際の作業工程を減らし、組立作業の効率を上げることができる。
【００２９】
図６は、本例の巻線型ポテンショメータ１の出力特性図であって、横軸は時計回り方向におけるシャフト１２の回転角度を表し、縦軸は出力電圧比を表す。
【００３０】
図６に示すように、第２抵抗体６２に接続されている出力端子５２からの出力電圧比は０％から立ち上がり、摺動子４０の回転角範囲に応じて１００％出力を得ることができる。なお、本例では、摺動子の回転角範囲が３５０°の場合に電圧出力が１００％になるように設定されている。
【００３１】
なお、図に示した出力電圧比の傾きは一例であって、任意に設定することができる。また、本例では、出力電圧比がリニアに変化する抵抗体の組み合わせを前提に説明をしているが、出力電圧比が所定の関数特性で表すことができる抵抗体の組み合わせを用いてもよい。
【００３２】
つぎに、本例の巻線型ポテンショメータ１を組み立てる手順について、図７〜図９の分解図を用いて説明する。
【００３３】
図７に基づいて、巻線エレメント６をケース３０に組み付ける手順について説明する。
図７に示すように、ケース３０には、端子部５が予め圧入固定されている。先ず、ケース３０の底面部３１の中央に形成された保持穴３１ａにボールベアリング１０を嵌合し、接着固定する。次に、巻線エレメント６を円環状のエレメントホルダ２６の凹部２６ａに固定した後、エレメントホルダ２６をケース３０の内側面の下方に嵌め合わせて接着固定する。
【００３４】
エレメントホルダ２６をケース３０に固定した後、巻線エレメント６の第１抵抗線６１と入力端子５１、５３とを、第２抵抗線６２と出力端子５２とを、図示しない導電性を有する部材を用いて接続する。
【００３５】
次に、図８に基づいて、シャフト１２をケース３０に組み付ける作業手順を説明する。
【００３６】
まず、シャフト１２に摺動子４０を取り付ける。
シャフト１２の上端部１２ａ付近には、ＣＥ型リング１４を係合させるための係合溝が２箇所形成されている。下方の係合溝にＣＥ型リング１４を係合させ、接点２３を先端部に取り付けたスライドレバー２２をスライドアーム２１に組み付けた後、スライドアーム２１が結合されているブッシュ２８をシャフト１２の上端部１２ａから挿入する。このとき、ＣＥ型リング１４とブッシュ２８との間には必要に応じて調整ワッシャ１３を挟むようにしてもよい。その後、上方の係合溝にＣＥ型リング１４を係合する。
【００３７】
次に、ケース３０の底面部３１の中央に形成された貫通孔３３に、摺動子４０が取り付けられたシャフト１２の下端部を挿入し、シャフト１２をエレメントホルダ２６が設けられたケース３０に組み付ける。シャフト１２をケース３０に組み付けた後、ばね性のあるスライドレバー２２を調整し、接点２３と巻線エレメント６との当たり具合（接点の与圧）が適切になるように調整する。
【００３８】
また、シャフト１２の軸方向において、摺動子４０の接点２３が巻線エレメント６に当接しないような場合には、下方のＣＥ型リング１４とブッシュ２８との間に挟む調整ワッシャ１３の枚数を変更して微調整を行う。接点２３と巻線エレメント６の位置関係が適正であることが確認できた場合には、ブッシュ２８とシャフト１２とを接着固定する。
【００３９】
次に、図９に基づき、摺動子４０が取り付けられたケース３０に裏蓋８を組み付ける手順について説明する。
【００４０】
先ず、裏蓋８の中央部に形成された嵌合穴８ａにボールベアリング１０を嵌合し、接着固定する。
つぎに、ケース３０に取り付けられたシャフト１２に調整ワッシャ１３を挿入した後、ボールベアリング１０を固定した裏蓋８をケース３０の上部に嵌め合わせる。このとき、シャフト１２の上端部１２ａを裏蓋８の中央部に形成された嵌合穴８ａに嵌合させる。その後、連結バンド２５および連結バンド用ねじ２７を用いて、裏蓋８をケース３０に固定する。
【００４１】
このとき、シャフト１２の軸方向において、シャフト１２にガタつきが発生していないかを確認する。シャフト１２のガタつきが発生している場合には、ＣＥ型リング１４と裏蓋８と間に挟む調整ワッシャ１３の枚数を増やしたり、調整ワッシャ１３の厚さを変更したりして、ガタつきを取り除く微調整を行う。
【００４２】
以上述べたように、本例の巻線型ポテンショメータ１によれば、従来の巻線型ポテンショメータのようにスリップリング及びワイヤー接点を用いる必要がないため、部品点数を少なくしてケースの外形寸法を小さくできる。その結果として、巻線型ポテンショメータを薄型にすることができる。
【００４３】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、摺動子４０の構成は、本例に限定されるものではなく、接点２３が巻線エレメント６に接触し、摺動できるものであればよい。
【００４４】
また、本例の２条巻きにした巻線エレメント６を直線摺動型のポテンショメータ及び多回転型のポテンショメータに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・巻線型ポテンショメータ、５・・・端子部、６・・・巻線エレメント、８・・・裏蓋、１０・・・ボールベアリング、１２・・・シャフト、１３・・・調整ワッシャ、１４・・・ＣＥ型リング、２１・・・スライドアーム、２２・・・スライドレバー、２３・・・接点、２５・・・連結バンド、２６・・・エレメントホルダ、２６ａ・・・凹部、２７・・・連結バンド用ねじ、２８・・・ブッシュ、３０・・・ケース、３１・・・底面部、３１ａ・・・保持穴、３３・・・貫通孔、４０・・・摺動子、５１、５２・・・入力端子、５３・・・出力端子、６０・・・芯材、６１・・・第１抵抗線、６２・・・第２抵抗線、１００・・・巻線型ポテンショメータ、１０３・・・スリップリング、１０４・・・ワイヤー接点、１０５・・・端子、１０６・・・巻線エレメント、１１２・・・シャフト、１２１・・・スライドアーム、１２８・・・ブッシュ、１３０・・・ケース、１４０・・・摺動子
【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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【図１０】
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