JPH0536507A - 可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応用範囲を拡大できる可変抵抗器を提供する
こと。 【構成】 互いに離隔し、それぞれが対応する外部接続
端子１９，２０に導電接続された電極１１，１２間に、
これらの電極と導通する平面状の抵抗体１４を配置する
と共に、導電性ゴムからなり少なくとも一の断面が略凸
状をなした接触部151 を有する接点部材１５を備え、こ
の接点部材１５の接触部151を抵抗体１４に対向させ、
接触部151 と抵抗体１４との相対距離が外部から加わる
力に応じて変化するように接点部材１５をゴムカバ−１
６に取り付ける。さらに、接触部151 に導電接続された
外部中間接続端子１８を設ける。 【効果】 各端子１８〜２０間のそれぞれに抵抗回路が
形成されるので、外部からの加圧力に応じて変化する３
つの電気信号を取り出すことができ、可変抵抗器の応用
範囲を拡大することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧力に応じて抵抗値
が変化する可変抵抗器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、加圧力に応じて抵抗値が変化する
可変抵抗器が知られている。この一例の可変抵抗器が実
公昭５７−４１８３１号公報に開示されている。この可
変抵抗器は、図２に示すように、基板１上に配置された
抵抗体２と、この抵抗体２の上方に配置され、抵抗体２
を覆う中空略円錐台状の弾性体４と、弾性体４の下面４
ａに設けられた導電体５とを備え、抵抗体２の両端はそ
れぞれ導電体３ａ，３ｂに導電接続されている。

【０００３】ここで、弾性体４は、例えばシリコンゴム
等のやわらかく十分弾性のある部材からなり、その周囲
部４ｂは接着剤等によって基板１に固着されている。ま
た、導電体５は弾性体４の厚さに比較して極めて薄く、
材質としては可撓性のある導電性ゴムによって構成さ
れ、導電体３ａ，３ｂは良導電性の金属によって構成さ
れている。

【０００４】前述の構成よりなる可変抵抗器によれば、
弾性体４が押圧されると、弾性体４が変形して導電体５
が抵抗体２に接触する。このとき導電体５と抵抗体２と
の接触面積は、弾性体４の押圧力に対応したものとな
り、前記接触面積に対応して導電体３ａと導電体３ｂと
の間の抵抗値が変化する。即ち、図３に示すように、導
電体５が抵抗体２と接触した場合、接触部分２Ｓにおい
ては抵抗値は零となり、導電体３ａと導電体３ｂとの間
の抵抗値は非接触部分２Ｑ，２Ｒの合成抵抗となる。従
って、加圧力が増加するにしたがって抵抗値が減少する
ので、加圧力に対応した電気信号を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の可変抵抗器においては、導電体３ａ，３ｂ間の
抵抗値の変化しか利用できないため、応用範囲の拡大を
図ることができないという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、応用
範囲を拡大できる可変抵抗器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１では、互いに離隔し、それぞれ
が対応する外部接続端子に導電接続された少なくとも一
対の電極間に、該電極と導通する平面状の抵抗体を配置
すると共に、導電性ゴムからなり少なくとも一の断面が
略凸状をなした接触部を有する接点部材を備え、該接点
部材の接触部を前記抵抗体に対向させ、前記接触部と前
記抵抗体との相対距離が外部から加わる力に応じて変化
するようになした可変抵抗器において、前記接触部に導
電接続された外部中間接続端子を設けた可変抵抗器を提
案する。

【０００８】また、請求項２では、互いに離隔し、それ
ぞれが対応する外部接続端子に導電接続された少なくと
も一対の電極間に、該電極と導通する平面状の抵抗体を
配置すると共に、導電性ゴムからなり少なくとも一の断
面が略凸状をなした接触部を有する接点部材を備え、該
接点部材の接触部を前記抵抗体に対向させ、前記接触部
と前記抵抗体との相対距離が外部から加わる力に応じて
変化するようになした可変抵抗器において、前記接触部
の先端に対向する位置に配置され、且つ前記抵抗体にほ
ぼ連なる所定面積の中間電極と、該中間電極に導電接続
された外部中間接続端子とを設けた可変抵抗器を提案す
る。

【０００９】さらに、請求項３では、請求項１又は２記
載の可変抵抗器において、前記接触部を構成する導電性
ゴムは所定の抵抗率を有する可変抵抗器を提案する。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１によれば、一対の電極のそれ
ぞれに接続された外部接続端子の抵抗回路に加え、該一
方の電極に接続された外部接続端子と接触部に接続され
た外部中間接続端子との間、及び前記他方の電極に接続
された外部接続端子と前記接触部に接続された外部中間
接続端子との間のそれぞれに抵抗回路が形成される。ま
た、外部から力が加わるとこれに応じて前記接触部と抵
抗体との接触面積が変化する。前記接触部に接触してい
る部分の抵抗体は導通されるため、前記抵抗回路のそれ
ぞれにおける抵抗値は、前記外部から加わる力に応じて
変化する。

【００１１】また、請求項２によれば、一対の電極のそ
れぞれに接続された外部接続端子の抵抗回路に加え、該
一方の電極に接続された外部接続端子と外部中間接続端
子との間、及び前記他方の電極に接続された外部接続端
子と前記外部中間接続端子との間のそれぞれに抵抗回路
が形成される。また、外部から力が加わるとこれに応じ
て前記接触部と中間電極及び抵抗体との接触面積が変化
する。前記接触部に接触している部分の中間電極及び抵
抗体は導通されるため、前記抵抗回路のそれぞれにおけ
る抵抗値は、前記外部から加わる力に応じて変化する。

【００１２】さらに、請求項３によれば、接触部は所定
の抵抗率を有するため、前記抵抗回路のそれぞれにおけ
る抵抗値の変化は、該接触部と前記抵抗体との接触面
積、前記接触部の抵抗率及び前記抵抗体の抵抗率によっ
て決まる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の可変抵抗器を
示す構成図、図４はその要部斜視図である。図におい
て、１１，１２は電極で、長方形の平面形状を有し、そ
の長辺同士が所定間隔を隔てて互いに対向するように基
板１３上に配設されている。ここで、電極１１、１２は
良導電性の金属、例えば銅、アルミニウム等により形成
され、基板１３は比較的剛性の高い素材、例えばセラミ
ック等から構成されている。また、電極１１，１２の間
には抵抗体１４が設けられている。抵抗体１４は、基板
１３上にカ−ボンインク等を用いて周知の印刷配線技術
等によって平面状に形成され、その両端部がそれぞれ電
極１１，１２に導電接続されている。

【００１４】１５は接点部材で、導電性ゴムからなり、
所定の頂角を有する円錐形状の接触部151 を備えてい
る。この接点部材１５は、接触部151の先端151aが電極
１１，１２のほぼ中央で抵抗体１４に対向するようにゴ
ムカバ−１６に取り付けられている。ゴムカバ−１６
は、接点部材１５をその内側に固定する押圧部161 と、
この押圧部161 を基板１３に対して変位自在に支持する
支持壁部162 とから構成され、固定リング１７によっ
て、支持壁部162 の開口側にて基板１３の周囲に固着さ
れている。さらに、ゴムカバ−１６の内側所定位置、即
ち押圧部161 と支持壁部162 の内面の所定位置には、一
端163aが接触部151 に導電接続された導電性ゴムからな
る接続路163 が形成され、この接続路163 の他端部163b
は、固定リング１７によって、基板１３に貫通して固定
された外部中間接続端子１８に圧着され、導電接続され
ている。また、電極１１，１２はそれぞれ基板１３に貫
通して固定された外部接続端子１９，２０に導電接続さ
れている。尚、これらの外部中間接続端子１８及び外部
接続端子１９，２０として、基板１３に裏面上に設けら
れ且つスル−ホ−ルを介して接続路163 或いは電極１
１，１２に接続されるパタ−ンを用いても良い。

【００１５】次に、前述の構成よりなる第１の実施例の
動作を図５に基づいて説明する。初期状態として図５の
(a) に示すように接触部151 の先端151aが抵抗体１４に
接触していない場合、外部接続端子１９，２０間の抵抗
値は抵抗体１４によって決まる最大抵抗値となり、外部
接続端子１９，２０のそれぞれと外部中間接続端子１８
との間の抵抗値は無限大となる。ゴムカバ−１６の押圧
部161 に外部から力が加わると、接点部材１５が下方に
移動し、この力が所定値に達すると図５の(b) に示すよ
うに接触部151 の先端151aが抵抗体１４に接触する。押
圧部161 に加わる外部からの力がさらに増すと、図５の
(c) に示すように接触部151 は変形し、接触部151 と抵
抗体１４との接触面積が増加する。

【００１６】ここで、接点部材１５の抵抗率及び接触部
151 と抵抗体１４との接触抵抗が抵抗体１４の抵抗値に
比べて極めて小さいならば、接触部151 に接触している
部分の抵抗体１４は接触部151 によって導通状態とな
り、外部中間接続端子１８と外部接続端子１９との間の
抵抗値Ｒ１は周知のように次の(1) 式によって表され、
外部中間接続端子１８と外部接続端子２０との間の抵抗
値Ｒ２は同様に(2) 式によって表される。また、外部接
続端子１９と外部接続端子２０との間の抵抗値Ｒ３は
(3) 式に示すように抵抗値Ｒ１，Ｒ２の直列合成抵抗と
なる。 Ｒ１＝（Ｌ１／Ｓ）・ρ …(1) Ｒ２＝（Ｌ２／Ｓ）・ρ …(2) Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２＝｛（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｓ｝・ρ …(3) ここで、Ｌ１は抵抗体１４と接触部151 との接触面１４
ａと電極１１との間の距離、Ｌ２は抵抗体１４と接触部
151 との接触面１４ａと電極１２との間の距離、Ｓは抵
抗体１４の断面積、ρは抵抗体１４の抵抗率である。

【００１７】これらの抵抗値Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれは、
外部からの加圧力に対応して減少する。即ち、外部から
の加圧力が増加するに従って、接触部151 と抵抗体１４
との接触面積が広がり、これに伴って前述した距離Ｌ
１，Ｌ２が短くなるので、各抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は減少す
る。

【００１８】従って、外部中間接続端子１８及び外部接
続端子１９，２０によって構成される３つの回路のそれ
ぞれの抵抗値Ｒ１〜Ｒ３が、外部からの加圧力に応じて
変化するので、この可変抵抗器の技術的な応用範囲を拡
大することができる。例えば、外部接続端子１９と外部
中間接続端子１８との間の抵抗を用いれば、同じ加圧力
の変化によって抵抗体１４の最大抵抗値の１／２の抵抗
値から導通状態まで変化させることができる。また、外
部接続端子１９，２０を短絡し、これと外部中間接続端
子１８との間の抵抗を用いた場合、この抵抗値は前述し
た抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２の並列合成抵抗となって、前
述と同じ加圧力の変化によって抵抗体１４の最大抵抗値
の１／４の抵抗値から導通状態まで変化させることがで
きる。

【００１９】また、接触部151 の先端151aが抵抗体１４
に接触した状態を初期状態として設定すれば、外部から
の加圧力に対する抵抗値の変化の遊びが無くなり、この
可変抵抗器を圧力センサ等に応用した場合、微弱な加圧
力に対して各電極１８〜２０間の抵抗値を変化させるこ
とができる。

【００２０】さらに、所定の抵抗率を有する導電性ゴム
によって接触部151を構成すれば、加圧力の変化に対す
る各電極１８〜２０間の抵抗値の変化率を任意に設定す
ることができる。即ち、接触部151 に抵抗率を持たせた
場合、各端子１８〜２０間の抵抗値は、抵抗体１４及び
接触部151 の抵抗率、抵抗体１４と接触部151 の接触面
積、並びに接触部の変形状態等に依存するものとなる。
これにより、さらに応用範囲の拡大を図ることができ
る。

【００２１】尚、前述した接点部材１５を図６に示すよ
うに断面が略二等辺三角形をなした柱状に形成しても同
様の効果を得ることができる。即ち、図６における接点
部材２１では二等辺三角形の等辺に対応する部分211 を
前記接触部151 となし、二等辺三角形の頂点に対応する
稜線部212 を接触部151 の先端151aとする。また、接点
部材２１をゴムカバ−１６に固定する際には、稜線部21
1 を電極１１，１２のほぼ中間位置に対応させれば良
い。

【００２２】また、図７に示すように、接触部151 の先
端151aに対応する部位において、所定幅の絶縁溝２２に
より抵抗体を電極１１側及び電極１２側に分離しておけ
ば、外部接続端子１９，２０間にスイッチの機能を持た
せることができる。この場合、絶縁溝２２に絶縁体を充
填しても良い。

【００２３】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図８は第２の実施例を示す構成図，図９はその要部斜視
図である。図において、前述した第１の実施例と同一構
成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
また、第１の実施例と第２の実施例との相違点は、ゴム
カバ−１６の内面に形成した接続路163 を除去すると共
に、接触部151 の先端151aに対応する基板１３上に電極
１１，１２の長辺と平行に延びる所定幅の中間電極２３
を設け、この中間電極２３を外部中間接続端子１８に導
電接続したことにある。この中間電極２３は、その表面
が抵抗体１４の表面にほぼ連なるように形成され、抵抗
体１４と導電接続されている。

【００２４】前述の構成よりなる第２の実施例によれ
ば、図１０の(a) に示すように初期状態において接触部
151 の先端151aが中間電極２３に接触していない場合、
外部接続端子１９，２０のそれぞれと外部中間接続端子
１８との間の抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、電極１１と中間電極
２３との間の距離ＬＭ１を前記(1) 式の距離Ｌ１に代入
したときの値、及び電極１２と中間電極２３との間の距
離ＬＭ２を前記(2) 式の距離Ｌ２に代入したときの値と
なる。また、外部接続端子１９，２０間の抵抗値Ｒ３は
抵抗体１４によって決まる最大抵抗値、即ち抵抗値Ｒ
１，Ｒ２の直列合成抵抗となる。

【００２５】ゴムカバ−１６の押圧部161 に外部から力
が加わると、接点部材１５が下方に移動し、この力が所
定値に達すると図１０の(b) に示すように接触部151 の
先端151aが中間電極２３に接触する。押圧部161 に加わ
る外部からの力がさらに増すと、図１０の(c) に示すよ
うに接触部151 は変形し、接触部151 と抵抗体１４とが
接触し、その接触面積が増加する。ここで、接点部材１
５の抵抗率及び接触部151 と抵抗体１４との接触抵抗が
抵抗体１４の抵抗値に比べて極めて小さいならば、接触
部151 に接触している部分の抵抗体１４は接触部151 に
よって導通状態となり、各端子１８〜２０間の抵抗値Ｒ
１〜Ｒ３は第１の実施例と同様に前記(1) 〜(3) 式によ
って表される。

【００２６】従って、外部からの加圧力が増加するにつ
れて、接触部151 と抵抗体１４との接触面積が広がり、
これに伴って前述した距離Ｌ１，Ｌ２が短くなるので、
各抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は前記加圧力に対応して減少する。
また、外部中間接続端子１８及び外部接続端子１９，２
０によって構成される３つの回路のそれぞれの抵抗値Ｒ
１〜Ｒ３が、外部からの加圧力に応じて変化するので、
第１の実施例と同様に第２の実施例の可変抵抗器におい
ても、その技術的な応用範囲を拡大することができる。

【００２７】また、接触部151 の先端151aが中間電極２
３に接触した状態を初期状態として設定すれば、外部か
らの加圧力に対する抵抗値の変化の遊びが無くなり、こ
の可変抵抗器を圧力センサ等に応用した場合、微弱な加
圧力に対して各電極１８〜２０間の抵抗値を変化させる
ことができる。また、接触部151 の先端151aが中間電極
２３に接触して導通した状態で、中間電極２３に接触部
151 の先端151aを接着しておいても良い。

【００２８】さらに、所定の抵抗率を有する導電性ゴム
によって接触部151を構成すれば、加圧力の変化に対す
る各電極１８〜２０間の抵抗値の変化率を任意に設定す
ることができ、応用範囲をさらに拡大できることは第１
の実施例と同様である。

【００２９】尚、前述した接点部材１５を第１の実施例
において説明したように、図６に示すような断面が略二
等辺三角形をなした柱状に形成しても同様の効果を得る
ことができる。この場合、接点部材２１をゴムカバ−１
６に固定する際には、稜線部211 が電極１１，１２のほ
ぼ中間に位置するように、また中間電極２３に対向する
ように設定すれば良い。

【００３０】また、図１１に示すように、所定幅の絶縁
溝２４ａ，２４ｂにより中間電極２３と抵抗体１４を絶
縁すると共に、抵抗体１４を電極１１側及び電極１２側
に分離しておけば、外部接続端子１９，２０間にスイッ
チの機能を持たせることができる。この場合、絶縁溝２
４ａ，２４ｂに絶縁体を充填しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、一対の電極のそれぞれに接続された外部接続端
子の抵抗回路に加え、該一方の電極に接続された外部接
続端子と接触部に接続された外部中間接続端子との間、
及び前記他方の電極に接続された外部接続端子と前記接
触部に接続された外部中間接続端子との間のそれぞれに
抵抗回路が形成され、該抵抗回路のそれぞれにおける抵
抗値は、外部から加わる力に応じて変化するので、加圧
力に応じて変化する３つの電気信号を取り出すことがで
き、該可変抵抗器の応用範囲を拡大することができる。

【００３２】また、請求項２によれば、一対の電極のそ
れぞれに接続された外部接続端子の抵抗回路に加え、該
一方の電極に接続された外部接続端子と中間電極に接続
された外部中間接続端子との間、及び前記他方の電極に
接続された外部接続端子と前記外部中間接続端子との間
のそれぞれに抵抗回路が形成され、該抵抗回路のそれぞ
れにおける抵抗値は、前記外部から加わる力に応じて変
化するので、加圧力に応じて変化する３つの電気信号を
取り出すことができ、該可変抵抗器の応用範囲を拡大す
ることができる。

【００３３】さらに、請求項３によれば上記の効果に加
えて、加圧力の変化に対する各端子間の抵抗値の変化率
を任意に設定することができ、該可変抵抗器の応用範囲
をさらに拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の可変抵抗器を示す構成
図

【図２】従来例の可変抵抗器を示す構成図

【図３】従来例の動作説明図

【図４】本発明の第１の実施例の要部斜視図

【図５】第１の実施例の動作説明図

【図６】接点部材の他の構成例を示す図

【図７】抵抗体を分離した例を示す図

【図８】第２の実施例を示す構成図

【図９】第２の実施例の要部斜視図

【図１０】第２の実施例の動作説明図

【図１１】抵抗体を分離した例を示す図

【符号の説明】

１１，１２…電極、１３…基板、１４…抵抗体、１５…
接点部材、151 …接触部、１６…ゴムカバ−、161 …押
圧部、162 …支持壁部、163 …接続路、１７…固定リン
グ、１８…外部中間接続端子、１９，２０…外部接続端
子、２１…接点部材、２２…絶縁溝、２３…中間電極、
２４ａ，２４ｂ…絶縁溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに離隔し、それぞれが対応する外部
   接続端子に導電接続された少なくとも一対の電極間に、
   該電極と導通する平面状の抵抗体を配置すると共に、導
   電性ゴムからなり少なくとも一の断面が略凸状をなした
   接触部を有する接点部材を備え、該接点部材の接触部を
   前記抵抗体に対向させ、前記接触部と前記抵抗体との相
   対距離が外部から加わる力に応じて変化するようになし
   た可変抵抗器において、 前記接触部に導電接続された外部中間接続端子を設け
   た、 ことを特徴とする可変抵抗器。
2. 【請求項２】 互いに離隔し、それぞれが対応する外部
   接続端子に導電接続された少なくとも一対の電極間に、
   該電極と導通する平面状の抵抗体を配置すると共に、導
   電性ゴムからなり少なくとも一の断面が略凸状をなした
   接触部を有する接点部材を備え、該接点部材の接触部を
   前記抵抗体に対向させ、前記接触部と前記抵抗体との相
   対距離が外部から加わる力に応じて変化するようになし
   た可変抵抗器において、 前記接触部の先端に対向する位置に配置され、且つ前記
   抵抗体にほぼ連なる所定面積の中間電極と、 該中間電極に導電接続された外部中間接続端子とを設け
   た、 ことを特徴とする可変抵抗器。
3. 【請求項３】 前記接触部を構成する導電性ゴムは所定
   の抵抗率を有することを特徴とする請求項１又は２記載
   の可変抵抗器。