JPH0256903A

JPH0256903A - 可変抵抗装置

Info

Publication number: JPH0256903A
Application number: JP63207287A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuramochi; 浩倉持; Yasuo Okuda; 奥田　康雄; Shigeyoshi Ogiwara; 荻原　成嘉
Original assignee: Fine Rubber Kenkyusho KK
Current assignee: Fine Rubber Kenkyusho KK
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-02-26
Also published as: US5162775A; EP0442015A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、作用される力の大きさに応じて電気抵抗値を
変化する可変抵抗装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、力を作用されると電気抵抗値を変化する装置の代
表的なものとしては、感圧導電ゴム（ＰＣＲ）を用いた
装置があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の感圧導電ゴムは、（ａ）作用される力の変化に対する電気抵抗値の変化が
スムーズでない。

（ｂ）作用される力と電気抵抗値との関係が安定しない
。

という問題があった。

したがって、従来の感圧導電ゴムを用いた装置は、作用
される力の有無に応じてオン、オフ的な機能を果たさせ
ることができるのみで、アナログ的な機能を果させるこ
とはできなかった。

本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたも
ので、作用される力の大きさに応じて電気抵抗値を変化
する可変抵抗装置であって、力の変化に対する電気抵抗
値の変化がスムーズで、がつ力と電気抵抗値との関係が
安定しており、ヒシテリシスも小さく、しかも構造およ
び組み立てが簡単で、製造コストを安くすることができ
る可変抵抗装置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〕

本発明による可変抵抗装置は、対をなす電極と、これら
の電極に対向して設けられた押圧子と、前記電極と前記
押圧子との間に設けられた伸長型導電エラストマー（伸
びを与えられると該伸びの大きさに応じて電気抵抗値が
変化するエラストマー）とを有してなり、前記押圧子が前記電極側に押されると、該押圧子が前記
導電エラストマーを押し、前記導電エラストマーのうち
の各電極に隣接している部分を各電極に押し付けるとと
もに前記導電エラストマーのうちの前記電極間の部分に
伸びを与えるようになっているものである。

〔作用〕

本発明においては、押圧子が電極側に押されると、導電
エラストマーのうちの各電極に隣接している部分が各電
極に押し付けられ、電極と伸長型導電エラストマーとが
確実に電気的に接触される。

また、導電エラストマーのうちの電極間の部分に、押圧
子に作用される力に応じた大きさの伸びが与えられるの
で、電極間の電気抵抗値は押圧子に作用される力に応じ
て変化する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明の第一実施例を示す。この実施例に
おいて、電気絶縁材料からなるケース１は一面を開口さ
れた箱状をなしており、このケース１の開口面には電気
絶縁材料からなる基板２が取り付けられている。前記基
板２には、互いに平行に配置された一対のコの字状の電
極３，４が、それらの両側の辺を基板２の内面側から外
面側へ貫通させた状態で固定されている。

前記ケース１には、電気絶縁材料からなる実質的に剛体
の押圧子５が、基板２に対して垂直方向に移動可能に嵌
合されており、この押圧子５に設けられた円柱状部５ａ
はケース１の基板２と反対側の面に設けられた押圧子突
出穴６からケース１の外部に突出するようになっている
。前記押圧子５のうちの基板２に対向する部分は、基板
２に対し実質的に平行をなす平面部５ｂと、この平面部
５ｂの中央部に設けられた球面状の凸部５ｃとからなり
、凸部５Ｃの頂点５ｄは平面部５ｂと同一高さとされて
いる。

前記基板２と押圧子５との間にはシート状の伸長型導電
ゴム７が介装されている。この導電ゴム７は、伸びを与
えられるとその電気抵抗値が変化する特性を有しており
、第６図はこの伸長型導電ゴム７の伸び率と電気抵抗値
の変化との関係を示す特性図である（ただし、この図は
伸長型導電ゴム７を長さ５０．ｈｍ、幅５．０ｍｍ、厚
さ０．３ｍｍのシート状とした場合の特性である）。こ
の特性図から明らかなように、この伸長型導電ゴム７は
、伸びを全く与えない状態では電気抵抗が大きいが、伸
ばすにつれて抵抗が小さくなる特性を有している。

そして、この伸長型導電ゴム７においては、伸び（力）
の変化に対する電気抵抗値の変化がスムーズであって、
かつ伸び（力）と電気抵抗値との関係が安定しており、
ヒステリシスも小さい。

なお、この伸長型導電ゴム７は、圧縮されたときも、そ
の電気抵抗値が変化するが、その場合にはヒステリシス
特性が大きくなる。

このような特性を有する伸長型導電ゴムは、例えば、特
願昭６２−２０３８５６号に開示されているように、カ
ーボンブラックおよびグラファイトを混合してなる導電
性シリコンゴムをあらかじめ架橋させ、しかる後に、こ
の導電性シリコンゴムと相溶性のあるシリコンオイルを
５〜５０％含浸することにより作成することができる。

前記押圧子５に外力が作用されていないときは、導電ゴ
ム７のうちの電極３．４間の部分７ｃと基板２との間に
は空間８が形成されている。

次に、本実施例の作動を説明する。

第１図のように押圧子５に外力が作用されていない状態
では、導電ゴム７には伸びが与えられないので、導電ゴ
ム７は電気抵抗値が大きい状態となっている。

他方、押圧子５のケース１外に突出している部分５ａを
指で押し、第２図のように押圧子５を電極３，４側に移
動すると、導電ゴム７のうちの電極３．４に隣接してい
る部分７ａ、７ｂが電極３゜４に押し付けられ、導電ゴ
ム７と電極３．４とが確実に電気的に接触される。また
、押圧子５の凸部５ｃが導電ゴム７のうちの電極３，４
間の部分７ｃを押して空間８側に変形させ、該部分７ｃ
に伸びを与え、電極３，４間における導電ゴム７の電気
抵抗値を低下させる。ここで、前記伸びの大きさは押圧
子５に作用される力に対応しているので、結局、押圧子
５に作用される力に応じて電極３．４間の電気抵抗値が
変化することになる。

また、押圧子５を押す力が解除されれば、導電ゴム７の
弾性によりこの可変抵抗装置は第１図の初期状態に戻る
。

この可変抵抗装置においては、伸長型導電ゴム７に与え
る伸びを変化することにより電気抵抗値を変化させるの
で、力の変化に対する電気抵抗値の変化がスムーズであ
って、かつ力と電気抵抗値との関係が安定している。

また、前述のように、伸長型導電ゴム７は、圧縮された
ときもその電気抵抗値が変化するが、その場合にはヒス
テリシス特性が大きくなるという不都合が生じる。しか
るに、本発明においては、上述のように電極３，４間に
おける導電ゴム７の伸びによって電気抵抗値が変化する
ので、ヒステリシスを小さくすることができる。

したがって、この可変抵抗装置によれば、その電気抵抗
値の変化を通じて、例えば、モータの回転数、光、或い
は音等の制御を精密に行うことが可能である。

また、この可変抵抗装置においては、導電ゴム７を電極
３，４と押圧子５との間に介在させるだけでよく、導電
ゴム７を電極３．４に機械的に接続ないしは取り付ける
必要はないので、組み立てが簡単である。

また、押圧子５が押されたとき、導電ゴム７が押圧子５
と電極３，４との間にしっかりと挟持されるので、押圧
子５の凸部５ｃが導電ゴム７の電極３．４間の部分７ｃ
を押したとき、導電ゴム７が電極３，４間から滑り落ち
、空間８に落ち込んでしまうこともない。

なお、前記実施例では、押圧子５全体が電気絶縁材料か
ら構成されているが、電極３．４間の電気抵抗値の変化
に悪影響を与えない範囲で、押圧子５の一部を金属等の
電気導体としてもよい。

第７図および８図は本発明の第二実施例を示す。

この実施例においては、押圧子５と伸長型導電ゴム７と
の間にスポンジ、ポリウレタンフォーム等からなるシー
ト状の柔軟でかつ弾性を有する電気絶縁性の材料からな
る介装材１１が介装されている。そして、押圧子５のう
ちの介装材１１を介して伸長型導電ゴム７に対向する部
分は、全面的に、基板２に対し実質的に平行をなす平面
部５ｅとされており、前記第一実施例のような凸部５ｃ
は設けられていない。

他の構成は前記実施例と同様である。

次に、本実施例の作動を説明する。

第７図のように押圧子５に外力が作用されていない状態
では、導電ゴム７には伸びが与えられないので、導電ゴ
ム７は電気抵抗値が大きい状態となっている。

他方、押圧子５のケース１外に突出している部分５ａを
指で押し、第８図のように押圧子５を電極３，４側に移
動すると、介装材１１を介して導電ゴム７が押され、該
導電ゴム７のうちの電極３゜４に隣接している部分７ａ
、７ｂが電極３，４に押し付けられ、導電ゴム７と電極
３，４とが確実に電気的に接触される。

また、このとき、介装材１１の電極３，４付近の部分が
電極３，４間（すなわち、横方向）にはみ出て、導電ゴ
ム７のうちの電極３，４間の部分７ｃを押して空間８側
に変形させ、該部分７ｃに伸びを与え、電極３，４間に
おける導電ゴム７の電気抵抗値を低下させる。この結果
、前記第一実施例と同様にして、押圧子５に作用される
力に応じて電極３．４間の電気抵抗値が変化する。

また、押圧子５を押す力が解除されれば、導電ゴム７お
よび介装材１１の弾性によりこの可変抵抗装置は第７図
の初期状態に戻る。

第９図および１０図は本発明の第三実施例を示す。この
実施例においては、電気絶縁材料からなるケース１は長
尺状とされており、このケース１の一方の開口面には電
気絶縁材料からなる基板２が取り付けられている。前記
基板２には、互いに平行に配置された複数対のコの字状
の電極３□。

３２、・・・３Ｎ、４．．４２．・・・４Ｎが、それら
の両側の辺を基板２の内面側から外面側へ貫通させた状
態で固定されている。

前記ケース１内において電極３□、３２．・・・３Ｎ”
１”２’　・・・４Ｎ上には、長いシート状の伸長型導
電ゴム７が置かれている。この伸長型導電ゴム７上には
、スポンジ、ポリウレタンフォーム等からなる柔軟でか
つ弾性を有する電気絶縁性の材料からなる長いシート状
の押圧子５が置かれており、さらにこの押圧子５上には
軟質プラスチック等の柔軟でかつ弾性を有する材料から
なる長いシート然のカバー１３が置かれている。そして
、このカバー１３の大部分はケース１の基板２と反対側
の面に設けられた開口１２を介して外部に露出されてい
る。前記押圧子５に外力が作用されていないときは、導
電ゴム７のうちの電極３１゜３　　・・・３Ｎと４□、
４２．・・・４Ｎとの間の部分２　′ と基板２との間には前記各実施例の場合の空間８と同様
の空間が形成されている。

本実施例においては、カバー１３を介して押圧子５の一
部を指で押圧すると、該部分が導電ゴム７のうちの対応
する部分を押し、電極３□、３゜。

・・・３Ｎと４□、４□、・・・４Ｎのうちの対応する
対に導電ゴム７を押し付けるとともに該対応する対の電
極間の導電ゴム７に伸びを与える。これにより、前記対
応する対の電極間の電気抵抗値が指の押す力に対応する
分だけ低下する。

なお、本実施例においては、カバー１３は必ずしも設け
なくてもよい。

第１１図は本発明の第四実施例を示す。本実施例におい
ては、前記第９図および１０図の第三実施例と異なり、
電極は複数対設けられておらず、導電ゴム７のほぼ全長
に隣接する一対の電極３゜４のみが設けられている。他
の構成は前記第三実施例と同様である。

本実施例においては、長さ方向に関して押圧子５のどの
部分を指で押圧しても、一対の電極３゜４間の電気抵抗
値が指の押す力に対応する分だけ低下する。

なお、前記各実施例では、伸長型導電エラストマーとし
て伸長型導電ゴムを用いた例を示したが、本発明におい
ては、ゴム以外の伸長型導電性エラストマーを使用して
もよい。

また、本発明において使用できる伸長型導電ゴムの成分
および製法は、前記特願昭６２−１７３８５６号に開示
されたものに限られない。

さらに、前記各実施例では、押圧子５を直接押すように
しているが、本発明においては、レバー等の他の部材を
介して押圧子を操作する構成としてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による可変抵抗装置は、作用される
力の大きさに応じて電気抵抗値を変化する可変抵抗装置
であって、（イ）力の変化に対する電気抵抗値の変化がスムーズで
あって、かつ力と電気抵抗値との関係が安定している。

（ロ）ヒシテリシスが小さい。

（ハ）構造および組み立てが簡単で、製造コストを安く
することができる。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変抵抗装置の第一実施例を、押
圧子が押されていない状態において示す断面図、第２図
は該実施例を、押圧子が押されている状態において示す
断面図、第３図は第１図の■−■線における断面図、第
４図は第１図のＩＶ−■線における断面図、第５図は該
実施例を示す平面図、第６図は該実施例に用いられた伸
長型導電ゴムの伸び率と電気抵抗の変化との関係を示す
特性図、第７図は本発明による可変抵抗装置の第二実施
例を、押圧子が押されていない状態において示す断面図
、第８図は該実施例を、押圧子が押されている状態にお
いて示す断面図、第９図は本発明による可変抵抗装置の
第三実施例を示す平面図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線
における断面図、第１１図は本発明による可変抵抗装置
の第四実施例を示す平面図である。３．４・・・電極、５・・・押圧子、５ｃ・・・凸部、
７・・・伸長型導電ゴム、８・・・空間。第１図第２図５日第３図第５図第４図 Ω 第６図１゜３゜・４０イ申び率第７図第８図４Ｉ第１０図１よ４＠−２第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

１．対をなす電極と、これらの電極に対向して設けられ
た押圧子と、前記電極と前記押圧子との間に設けられた
伸長型導電エラストマー（伸びを与えられると該伸びの
大きさに応じて電気抵抗値が変化するエラストマー）と
を有してなり、前記押圧子が前記電極側に押されると、
該押圧子が前記導電エラストマーを押し、前記導電エラ
ストマーのうちの各電極に隣接している部分を各電極に
押し付けるとともに前記導電エラストマーのうちの前記
電極間の部分に伸びを与えるようになっていることを特
徴とする可変抵抗装置。
２．前記押圧子は実質的に剛体であり、前記押圧子が前記電極側に押されていないときには、前
記押圧子と反対側において、前記導電エラストマーのう
ちの前記電極間の部分に隣接して空間が形成されており
、前記押圧子には、該押圧子が前記電極側に押され、該押
圧子が前記導電エラストマーのうちの各電極に隣接して
いる部分を各電極に押し付けたとき、前記導電エラスト
マーのうちの前記電極間の部分を前記空間側に変形させ
る凸部を設けられている請求項１記載の可変抵抗装置。
３．前記押圧子は実質的に剛体であり、前記押圧子と前記伸長型導電エラストマーとの間に柔軟
で弾性を有する介装材が設けられており、前記押圧子が
前記電極側に押されていないときには、前記押圧子と反
対側において、前記導電エラストマーのうちの前記電極
間の部分に隣接して空間が形成されている請求項１記載
の可変抵抗装置。
４．前記押圧子は柔軟で弾性を有する材料からなり、前記押圧子が前記電極側に押されていないときには、前
記押圧子と反対側において、前記導電エラストマーのう
ちの前記対をなす電極間の部分に隣接して空間が形成さ
れており、前記押圧子の一部が押圧されると、該部分が前記導電エ
ラストマーの対応する部分を押し、前記導電エラストマ
ーのうちの前記電極に隣接している部分の一部を前記電
極に押し付けるとともに前記導電エラストマーうちの前
記電極間の部分の一部に伸びを与えるようになっている
請求項１記載の可変抵抗装置。