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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Widerstand,
der angepasst ist, für
ein Videospielgerät
oder dergleichen benutzt zu werden.
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Ein
herkömmlicher
variabler Widerstand wird im folgenden mit Bezug auf 10 bis 13 beschrieben.
Ein isoliertes Substrat 32 ist in einem Gehäuse 31 umfassend
eine Kunstharzform untergebracht.
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Ein
fester Kontakt 33 weist ein Paar von Kamm-förmigen Kontakten
auf, die in einem bestimmten Abstand auf einer Seitenoberfläche des isolierten
Substrats 32, wie in 11 und 13 dargestellt,
gebildet sind.
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Ein
fester Widerstand 34 ist an der anderen Oberfläche des
isolierten Substrats angebracht. Wie in 13 dargestellt,
wird eine Verbindung des festen Kontakts 33 und des festen
Widerstands 34 durch Verbinden eines der Kontakte des festen
Kontakts 33 und einer Seite des festen Widerstands mit
einer Verbindungsleitung 35 bewerkstelligt. Der andere
Kontakt des festen Kontakts 33 ist mittels einer Verbindungsleitung 36 mit
Masse verbunden. Das andere Ende des festen Widerstands 34 ist
mit einem Energieversorgungsanschluss T1 über eine Verbindungsleitung 37 verbunden.
Ein abgehender Anschluss T2 ist mit der Verbindungsleitung 35 über eine
Verbindungsleitung 38 verbunden.
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Ein
druckempfindliches Element 39 ist aus einem Scheiben-förmigen druckempfindlichen
leitenden Gummi hergestellt. Dieses druckempfindliche Element 39 ist
derart angeordnet, um über
das Paar von festen Kontakten 33 ausgebreitet zu werden.
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Ein
Pufferelement 40 ist aus einem Gummimaterial hergestellt.
Das Pufferelement 40 ist auf der oberen Oberfläche des
druckempfindlichen Elements 39 in einem Zustand platziert,
in welchem es dem festen Kontakt 33 gegenüberliegt,
und ist an diesem mittels eines Klebers oder dergleichen angebracht.
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Ein
Betriebselement 41, das eine Kunstharzform oder dergleichen
aufweist, ist auf der oberen Oberfläche des Pufferelements 40 positioniert
und in einem Zustand angebracht, in dem es aus einer Öffnung 31a des
Gehäuses 31 hervorsteht.
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Im
folgenden wird ein Betrieb des herkömmlichen variablen Widerstands
mit der oben genannten Konfiguration nunmehr beschrieben. Wenn die
obere Oberfläche
des Betriebselements 41 gedrückt wird, wird das druckempfindliche
Element 39 über
das Pufferelement 40 zusammengedrückt und unter dem Druck deformiert,
um eine Widerstandswertänderung an
dem Abschnitt des druckempfindlichen Elements 39 zu verursachen,
das auf diese Weise zusammengedrückt
wird. Die Widerstandswertänderung
verursacht durch eine Änderung
dieser Druckkraft wird zwischen dem Paar der Kamm-förmigen Kontakte des
festen Kontakts 33 detektiert.
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Auf
ein Lösen
des Zusammendrückvorgangs des
Betriebselements 41 hin wiedererlangen das druckempfindliche
Element 39 und das Pufferelement 40 deren ursprünglichen
Zustand als Folge ihrer eigenen Elastizität, und gleichzeitig wiedererlangt auch
das Betriebselement 41 seinen ursprünglichen Zustand.
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Die Änderungscharakteristik
der Druckkraft und des elektrischen Widerstands, wenn das druckempfindliche
Element 39 betätigt
wird, ist derart, dass, wie in 12 dargestellt,
der Widerstandswert sich in dem Anfangsstadium des Zusammendrückens in
einem steilen Verlauf ändert,
eine gekrümmte
Veränderung
in dem folgenden mittleren Stadium aufweist, und nahezu keine Veränderung
in dem finalen Stadium, wie mittels einer Änderungskurve K2 dargestellt.
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Da
das druckempfindliche Element 39 aus einem druckempfindlichen
leitenden Gummi hergestellt ist, weist die Kennlinie (Änderungskurve)
eine große
Streuung auf, und in der Herstellung des druckempfindlichen Elements 39 tritt
außerdem
eine Streuung hinsichtlich der Dicke auf, was in einer erheblichen
Streuung der Kennlinie (Änderungskurve) resultiert.
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Solch
ein variabler Widerstand ist geeignet, in einem elektrischen Schaltungsdiagramm,
wie in 13 dargestellt, das Teil in
einem Spielgerät
oder dergleichen ist, verwendet zu werden.
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Gemäß diesem
Schaltungsdiagramm wird, wenn eine Spannung zwischen einem Anschluss
T1 und der Verbindungsleitung 36 aufgeprägt wird,
eine Ausgabespannung, die zwischen dem festen Widerstand 34 und
dem variablen Widerstand basierend auf dem druckempfindlichen Element 39 auf
dem festen Kontakt 33 verfügbar ist, von einem Anschluss
T2 entnommen.
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Wenn
solch ein variabler Widerstand genutzt wird, beispielsweise für einen
Geschwindigkeitsbetrieb eines Fahrzeugs in einem Spielgerät, verändert sich
der Widerstandswert in dem Anfangsstadium des Zusammendrückvorgangs
des Betriebselements 41 in einer steilen Weise, was es
folglich schwierig gestaltet, einen Geschwindigkeitsbetrieb durchzuführen. In
dem letzteren Stadium des Zusammendrückvorgangs tritt nahezu keine
Widerstandswertveränderung
auf. Dies führt
dazu, dass der Benutzer eine unbehagliche Empfindung dahingehend
fühlt,
relativ zu dem Zusammendrückvorgang
nicht in Einklang mit der Geschwindigkeit zu sein.
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Wenn
nur der gekrümmte
Veränderungsabschnitt
in der Mitte der Änderungskurve
K2 verwendet wird, führt
die leichte Widerstandswertveränderung
während
dieses Verlaufs zu einer schlechteren Bedienbarkeit.
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In
dem herkömmlichen
variablen Widerstand verursacht die Verwendung des druckempfindlichen Elements 39,
das aus einem druckempfindlichen leitenden Gummi hergestellt ist,
eine erhebliche Streuung der Kennlinie (Änderungskurve). Weiterhin stellt in
der Herstellung des druckempfindlichen Elements 39 eine
Streuung der Dicke ein Problem hinsichtlich einer großen Streuung
der Kennlinie (Änderungskurve)
dar.
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Wenn
der variable Widerstand unter Benutzung eines druckempfindlichen
Elements 39 zum Beispiel für einen Geschwindigkeitsbetrieb
eines Fahrzeugs in einem Spielgerät benutzt wird, gestaltet es
eine steile Widerstandswertveränderung
in dem anfänglichen
Stadium des Zusammendrückvorgangs des
Betriebselements 41 schwierig, einen Geschwindigkeitsbetrieb
durchzuführen,
und in dem letzteren Stadium des Zusammendrückvorgangs verursacht die kleinste
Widerstandswertveränderung
ein Problem eines erheblichen Unbehaglichkeits empfindens dahingehend,
relativ zu dem Zusammendrückvorgang
nicht in Einklang mit der Geschwindigkeit zu sein.
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Wenn
nur der gekrümmte
Veränderungsabschnitt
in der Mitte der Änderungskurve
K2 des druckempfindlichen Elements 39 benutzt wird, führt die
kleinste Widerstandswertveränderung
in diesem mittleren Stadium zu einem Problem einer schlechteren
Bedienbarkeit.
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In
diesem Fall ist das druckempfindliche Element 39 immer
in einem vorbereitenden gedrückten Zustand
durch den festen Kontakt 33. In diesem Fall ist der Druck
nicht konstant unter dem Einfluss einer Streuung hinsichtlich der
Größe von Teilen
und der Anordnung, was folglich in einer erheblichen Streuung der
Ausgabe resultiert, abgeleitet von dem abgehenden Anschluss T2 in
dem nicht-betreibenden
Zustand. Zusätzlich
führt eine
Verschlechterung der Elastizität
des druckempfindlichen Elements 39 über die Zeit zu einem Problem
einer kürzeren
Betriebslebensdauer. Da es notwendig ist, den fixierten Widerstand 34 separat
von dem variablen Widerstand zu benutzen, und der fixierte Widerstand 34 auf
dem isolierten Substrat 32 angebracht und verdrahtet ist, wird
ein anderes Problem eines komplizierten Betriebs und höherer Kosten
geschaffen.
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US 5 376 913 A offenbart
einen variablen Widerstand, der einen Widerstandswert aufweist,
umfassend: ein isoliertes Substrat; eine erste und zweite Widerstandsstruktur,
die auf dem isolierten Substrat gebildet ist; eine erste Leiterstruktur,
die Enden auf einer Seite der ersten und zweiten Widerstandsstruktur
elektrisch verbindet; einen deformierbaren leitenden Kontakt, der
eine konvex gebogene Oberfläche aufweist,
die in Richtung des isolierten Substrats angeordnet ist, und der
gegenüberliegend
zu der ersten Widerstandsstruktur angeordnet ist; und ein Halteelement,
auf welchem der leitende Kontakt vorgesehen ist; wobei der leitende
Kontakt, wenn er verformt ist, verursacht wird, die Kontaktfläche mit
der ersten Widerstandsstruktur zu verändern, so dass der Widerstandswert
variabel ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein variabler Widerstand bereitgestellt, der einen
Widerstandswert aufweist, umfassend: ein isoliertes Substrat; eine
erste und zweite Widerstandsstruktur, die auf dem isolierten Substrat
gebildet sind; eine erste Leiterstruktur, die Enden auf einer Seite
der ersten und zweiten Widerstandsstruktur elektrisch verbindet;
einen deformierbaren leitenden Kontakt, der eine konvex gewölbte Oberfläche aufweist,
die in Richtung des isolierten Substrats angeordnet ist, und der gegenüberliegend
zu der ersten Widerstandsstruktur angeordnet ist; und ein Halteelement,
auf welchem der leitende Kontakt vorgesehen ist; wobei der leitende
Kontakt, wenn er deformiert ist, veranlasst wird, die Kontaktfläche mit
der ersten Widerstandsstruktur zu ändern, so dass der Widerstandswert
variabel ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Leiterstruktur
einen bandförmigen
Abschnitt aufweist; ein bandförmiges
Widerstandselement mit einer Breite (H2) mittels Drucken geformt
wird, so dass es sich in zwei entgegengesetzte Richtungen von dem
bandförmigen
Abschnitt erstreckt; die erste Widerstandsstruktur aus dem Teil
des Widerstandselements besteht, der sich in eine der Richtungen
erstreckt, die zweite Widerstandsstruktur aus dem Teil des Widerstandselements
besteht, der sich von dem bandförmigen
Abschnitt in die andere Richtung erstreckt; und der leitenden Kontakt
eine Abmessung (H1) aufweist, die größer ist als die Breite (H2)
der ersten Widerstandsstruktur, so dass der leitende Kontakt mit
der gesamten Breite (H2) des Rechtecks der ersten Widerstandsstruktur
in Kontakt ist.
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Vorzugsweise
sind eine zweite und dritte Leiterstruktur in elektrischer Kommunikation
mit den anderen Enden der ersten und zweiten Widerstandsstruktur
gebildet; und die erste Widerstandsstruktur, die zwischen der ersten
und zweiten Leiterstruktur positioniert ist, weist einen Widerstandswert
auf, der größer ist,
als der Widerstandswert der zweiten Widerstandsstruktur, die zwischen
der ersten und dritten Leiterstruktur positioniert ist. Vorzugsweise
ist der leitende Kontakt durch Mischung eines Gummimaterials mit
Kohlenstoff hergestellt.
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Vorzugsweise
hat das Halteelement Füße, die
derart geformt sind, dass sie in Kontakt mit dem isolierten Substrat
treten und den leitenden Kontakt umgeben; und die Füße haben
eine Öffnung
in einer Richtung der gewölbten
Oberfläche.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun, nur beispielhaft, im Folgenden mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 ist
eine teilweise Schnittansicht des variablen Widerstands der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht eines isolierten Substrats in dem variablen Widerstand
der Erfindung;
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3 ist
eine Schnittansicht der 2 entlang der Schnittlinie III-III;
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4 ist
eine Unteransicht eines Halteelements in dem variablen Widerstand
der Erfindung;
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5 ist
eine Schnittansicht der 4 entlang der Schnittlinie V-V;
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6 ist
eine Schnittansicht der 4 entlang der Schnittlinie VI-VI;
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7 ist
eine beschreibende Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem leitenden
Kontakt und der Widerstandsstruktur in dem variablen Widerstand
der Erfindung veranschaulicht;
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8 ist
ein Diagramm, das die Änderungskennlinie
der Druckkraft und des elektrischen Widerstands in dem variablen
Widerstand der Erfindung veranschaulicht;
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm des variablen Widerstands der Erfindung;
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10 ist
eine teilweise Schnittansicht eines konventionellen variablen Widerstands,
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11 ist
eine beschreibende Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem festen
Kontakt und dem Pufferelement des druckempfindlichen Elements in
dem konventionellen variablen Widerstand veranschaulicht;
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12 ist
ein Diagramm, das die Änderungskennlinie
der Druckkraft und des elektrischen Widerstands in dem konventionellen
variablen Widerstand veranschaulicht; und
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13 ist
ein Verdrahtungsdiagramm des konventionellen variablen Widerstands.
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Eine
Ausführungsform
des variablen Widerstands wird nun im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
Ein Gehäuse 1,
das eine Kunstharzform oder dergleichen aufweist, hat eine Öffnung 1a.
Ein rechteckiges Substrat 2, das als ein Trägersubstrat
dient, weist ein hartes isoliertes Substrat oder dergleichen auf,
und ist in einem Zustand, in welchem es in dem Gehäuse 1 untergebracht
ist, an dem Gehäuse 1 durch
geeignete Mittel angebracht.
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Das
rechteckige isolierte Substrat 3 weist ein flexibles isolierendes
Material auf. Eine erste Widerstandsstruktur 4 für den rechteckigen
variablen Widerstand und eine zweite Widerstandsstruktur 5 für einen
rechteckigen festen Widerstand sind zueinander parallel auf der
oberen Oberfläche
des isolierten Substrats 3 angeordnet, wie in 2 dargestellt.
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Eine
erste Leiterstruktur 6 mit einem bandförmigen Abschnitt 6a ist
unterhalb der Grenze zwischen der ersten und zweiten Widerstandsstruktur 4 und 5 auf
der oberen Oberfläche
des isolierten Substrats 3 gebildet. Der band- oder gurtförmige Abschnitt 6a verbindet
die Enden der ersten und zweiten Widerstandsstruktur 4 und 5.
Eine zweite Leiterstruktur 7, die unterhalb des anderen
Endes der ersten Widerstandsstruktur 4 positioniert ist,
kommuniziert elektrisch mit der ersten Widerstandsstruktur 4, und
eine dritte Leiterstruktur 8, die unterhalb des anderen
Endes der zweiten Widerstandsstruktur 5 positioniert ist,
kommuniziert elektrisch mit der zweiten Widerstandsstruktur 5.
Diese Leiterstrukturen 7 und 8 sind auf der oberen
Oberfläche
des isolierten Substrats 3 gebildet.
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In
dieser Verbindungskonfiguration sind Schaltungen angeordnet, wie
in 9 gezeigt. Die erste Leiterstruktur 6 nimmt
die Form einer Struktur für
das Nach-Außen-Führen einer
Ausgangsspannung (OUTPUT) an, die zwischen der ersten und zweiten
Widerstandsstruktur 4 und 5 verfügbar ist, wenn
eine Spannung zwischen der dritten Leiterstruktur 8 für das Masseverbinden
(GND) und der zweiten Leiterstruktur 7 für eine Energieversorgung (VCC)
aufgeprägt
wird.
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Die
isolierende Schicht 9, die ein isolierendes Material aufweist,
ist auf der oberen Oberfläche des
isolierten Substrats 3 gebildet, um die gesamte Oberfläche der
zweiten Widerstandsstruktur 5 für einen festen Widerstand und
Abschnitte der ersten und dritten Leiterstruktur 6 und 8 zu
bedecken.
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Das
Verfahren zur Formung dieser ersten und zweiten Widerstandsstruktur 4 und 5,
der ersten, zweiten und dritten Leiterstruktur 6, 7 und 8,
und der isolierenden Schicht 9 umfasst die folgenden Schritte.
Zuerst werden die erste, zweite und dritte Leiterstruktur 6, 7 und 8 umfassend
eine Silberpaste gleichzeitig mittels Drucken auf dem isolierten
Substrat 3 geformt.
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Sonach
werden die erste und zweite Widerstandsstruktur 4 und 5 gleichzeitig
mittels Drucken einer Kohlenstoff-Widerstandspaste in rechteckige Formen über der
ersten, zweiten und dritten Leiterstruktur 6, 7 und 8 geformt,
die sich über
den bandförmigen
Abschnitt 6a der ersten leitenden Struktur 6 in
zwei entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
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Schließlich wird
die isolierende Schicht 9 mittels Drucken einer isolierenden
Paste umfassend ein isolierendes Material, um die zweite Widerstandsstruktur 5 zu
bedecken, gebildet, wobei auf diese Weise die Herstellung abgeschlossen
wird.
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Das
isolierte Substrat 3 mit der oben erwähnten Konfiguration wird an
der oberen Oberfläche
des Substrats 2 mittels geeigneter Mittel angebracht, die ein
Festkleben mit einem Kleber beinhalten.
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Das
Halteelement 10, das eine Form eines elastischen Materials
wie z.B. Gummi aufweist, ist in einer Hauben-Form, wie in 4 bis 6 gezeigt, geformt,
und hat einen Halteabschnitt 10a, der als eine Deckenplatte
dient, einen haubenförmigen
Fuss 10b, der sich von dem Halteabschnitt 10a nach
unten erstreckt, und eine einschnittförmige Öffnung 10c, die auf
dem Fuss 10b in gegenüberliegender
Weise vorgesehen ist.
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Die
bogenförmigen
leitenden Kontakte 11 werden gebildet, indem Kohlenstoff
mit einem Gummimaterial vermischt wird. Diese leitenden Kontakte 11 werden
an dem unteren Teil des Halteabschnitts 10a angebracht,
während
sie durch den Fuss 10b des Halteelements 10 umgeben
werden.
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Diese
leitenden Kontakte 11 werden ganzheitlich mit dem Halteelement 10 geformt,
indem sie gleichzeitig mit der Bildung des Halteelements 10 geformt
werden. Jeder dieser leitenden Kontakte hat eine gekrümmte Oberfläche 11a,
konvex nach unten gerichtet, wie in 1, 5 und 7 dargestellt, und
diese ge krümmte
Oberfläche 11a wird
derart geformt, dass sich der zentrale Abschnitt an der untersten
Position befindet.
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Das
Halteelement 10, das die daran angebrachten leitenden Kontakte 11 aufweist,
wobei die erste Widerstandsstruktur 4 von dem Fuss 10b umgeben
ist, wird mit dem unteren Teil des Fusses 15b in Kontakt
mit dem isolierten Substrat 3 gebracht.
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An
dieser Stelle weist der bogenförmige
leitende Kontakt 11 die konvex gekrümmte Oberfläche 11a in einer Position
gegenüberliegend
zu dem isolierten Substrat 3 auf, um die erste rechteckige
Widerstandsstruktur 4 zu überdecken und um der ersten
Widerstandsstruktur 4 gegenüber zu liegen.
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Wenn
der obere Teil des Halteabschnitts 10a, der in diesem Zustand
der ersten Widerstandsstruktur 4 gegenüberliegt, gedrückt wird,
wird der Fuss 10b in elastischer Weise deformiert. Die
gekrümmte
Oberfläche 11a des
leitenden Kontakts 11 gelangt in Kontakt mit dem zentralen
Abschnitt der ersten Widerstandsstruktur 4. Wenn der Halteabschnitt 10a weiter
gedrückt
wird, verformt sich die gekrümmte
Oberfläche 11a,
und der mit der ersten Widerstandsstruktur 4 kontaktierende
Bereich vergrößert sich
graduell, so dass sich ein kleinerer Widerstandswert an den beiden
Enden der ersten Widerstandsstruktur 4 ergibt, und die
Funktionen als ein variabler Widerstand ermöglicht werden.
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Wenn
das Drücken
des Halteabschnitts 10a gelöst wird, wiedererlangt der
Halteabschnitt 10a seinen ursprünglichen Zustand unter dem
Einfluss der Elastizität
der Füße 11b,
und in der Zwischenzeit verkleinert sich der mit der ersten Widerstandsstruktur 4 kontaktierende
Bereich der gekrümmten
Oberfläche 11a graduell,
während
der Widerstandswert verändert
wird. Die gekrümmte
Oberfläche 11a wiedererlangt
daher ihren ursprünglichen
Zustand.
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Insbesondere
verformen sich die leitenden Kontakte 11, mit Zusammendrücken des
Halteabschnitts 10a, in einer Widerstandsveränderungsflächenrichtung
Z, welche die Richtung ist, welche den kontaktierenden Bereich der
ersten Widerstandsstruktur 4 verändert, wobei der kontaktierende
Bereich vergrößert oder
reduziert wird, um den Widerstandswert variabel zu gestalten.
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Auf
diese Deformation der leitenden Kontakte 11 hin verhindert
das Vorsehen der isolierenden Schicht 9 einen Kontakt mit
der zweiten Widerstandsstruktur 5, welche ein fester Widerstand
ist.
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Die
Breite H1 des leitenden Kontakts 11 ist größer als
die Breite der ersten Widerstandsstruktur 4 in einer Richtung
rechtwinklig zu der Widerstandsveränderungsflächenrichtung Z (Breite H2 der
kürzeren
Seite), so dass die leitenden Kontakte 11 mit der gesamten
Breite H2 der Widerstandsstruktur in Kontakt kommen können.
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Die Öffnung 10c des
Halteelements 10 ist in der Verformungsrichtung der gekrümmten Öberfläche 11a des
leitenden Kontakts 11 angeordnet und ist in der Widerstandsveränderungsflächenrichtung
Z geformt (längere
Seite der ersten Widerstandsstruktur 4), um den Verformungsvorgang
der leitenden Kontakte 11 zu verbessern, indem die Beeinträchtigung
durch den Fuß 10 in
der Widerstandsveränderungsflächenrichtung
Z reduziert wird, welche die Verformungsrichtung der leitenden Kontakte 11 ist.
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Das
Betriebselement 12, das eine Form aus einem synthetischen
Harz aufweist, hat einen Griff 12a, und einen flanschartig
geformten Träger 12b, der
ganzheitlich mit dem Griff 12a geformt ist.
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Das
Betriebselement 12 bewirkt, dass der Griff 12a von
der Öffnung 1a des
Gehäuses 1 nach außen hervorsteht,
und beherbergt den Träger 12b in dem
Gehäuse 1.
Es platziert den Träger 12b auf
dem Halteabschnitt 10a des Halteelements 10 und
drückt in
elastischer Weise den Träger 12b gegen
die innere Oberfläche
des Gehäuses 1 unter
dem Einfluss der Elastizität
des Halteelements 10 und befestigt den Träger 12b an
dem Gehäuse 1,
um für
das Pressen im Stande zu sein.
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Im
Folgenden wird nun ein Betrieb des variablen Widerstands der Erfindung
mit der oben genannten Konfiguration beschrieben. Zuerst wird, wenn
die obere Oberfläche
des Betriebselements 12 gegen die Elastizität des Fusses 10b gedrückt wird, der
Halteabschnitt 10a des Halteelements 10 durch den
Träger 12b zusammengedrückt. Im
Ergebnis wird der Fuss 10b in elastischer Weise verformt,
und die gekrümmte
Oberfläche 11a des
leitenden Kontakts 11 gelangt in Kontakt mit dem zentralen
Abschnitt der ersten Widerstandsstruktur 4. Wenn der Halteabschnitt 10a weiter
gedrückt
wird, verformt sich die gewölbte
Oberfläche 11a in
der Widerstandsveränderungsflächenrichtung.
Dies führt
zu einem graduellen Anstieg des kontaktierenden Bereichs mit der
ersten Widerstandsstruktur 4, so dass der Widerstandswert
an beiden Enden der ersten Widerstandsstruktur 4 variabel
gestaltet wird.
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Wenn
der Pressvorgang des Betriebselements 12 gelöst wird,
wiedererlangt der Halteabschnitt 10a seinen ursprünglichen
Zustand unter dem Einfluss der Elastizität des Fusses 10b,
und das Betriebselement 12 wiedererlangt seinen ursprünglichen
Zustand mittels der Elastizität
der Füße 10b.
In der Zwischenzeit verkleinert sich der kontaktierende Bereich
der gewölbten
Oberfläche 11a mit
der ersten Widerstandsstruktur 4 graduell, während eine
Veränderung
in dem Widerstandswert herbeigeführt
wird, und die gewölbte
Oberfläche 11a wiedererlangt
ihren ursprünglichen
Zustand. Im Ergebnis ist es möglich, den
Widerstandswert zu verändern,
indem eine Veränderung
in dem kontaktierenden Bereich der leitenden Kontakte 11 herbeigeführt wird.
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Die Änderungscharakteristik
der Druckkraft und des elektrischen Widerstands für die erste
Widerstandsstruktur 4, wenn das Betriebselement 12 gedrückt wird,
ist derart, dass, wie es in 8 dargestellt
ist, eine Streuung zwischen maximalen und minimalen Widerstandswerten
klein ist, wobei die Veränderung
die Form einer nahezu linearen Änderungskurve
K1 einnimmt, verglichen mit der Änderungskurve
K2 eines druckempfindlichen leitenden Gummis, wie in 12 dargestellt.
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Diese Änderungskurve
K1 wird als ein Ergebnis der Bildung des variablen Widerstands aus der
ersten Widerstandsstruktur 4, welche einen genauen Widerstandswert
bereitstellt, und der Konfiguration erhalten, in welcher die Veränderung
des kontaktierenden Bereichs durch die leitenden Kontakte 11 verursacht
wird.
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Solch
ein variabler Widerstand ist in einem Spielgerät enthalten und wird nun beispielsweise
in einem elektrischen Schaltungsdiagramm, wie in 9 dargestellt,
verwendet.
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In
diesem Schaltungsdiagramm wird eine Ausgangsspannung, die zwischen
der ersten und zweiten Widerstandsstruktur 4 und 5 auf
das Aufprägen
einer Spannung zwischen der dritten Leiterstruktur 8 für das Masseverbinden
(GND) und der zweiten Leiterstruktur 7 für eine Energieversorgung
(VCC) hin erhalten wird, herausgeführt, wie von der Ausgangsstruktur
(OUTPUT) der ersten Leiterstruktur 6 abgeleitet.
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Wenn
dieser variable Widerstand z.B. für einen Geschwindigkeitsbetrieb
eines Fahrzeugs in einem Spielgerät verwendet wird, weist die Änderungskurve
K1 eine nahezu lineare Änderung über den
gesamten Verlauf hinweg von dem anfänglichen Stadium zu dem mittleren
Stadium und dem finalen Stadium des Zusammendrückvorgangs des Betriebselements 12 auf.
Es ist daher möglich,
eine einfache Bedienung durchzuführen,
ohne ein Verstimmungs-Empfinden in dem Geschwindigkeitsbetrieb herbeizuführen, und
der Widerstand ist anwendbar für
den gesamten Bereich der Änderungskurve
K1, mit einem weiten Bereich eines Zusammendrückbetriebs und zufriedenstellender
Bedienbarkeit.
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Die
oben erwähnte
Ausführungsform
wurde beschrieben mit einem leitenden Kontakt 11, der durch
Vermischung von Kohlenstoff mit einem Gummimaterial hergestellt
ist. Ein Kontakt, hergestellt durch Vorsehen einer Metallfolie auf
der Gummimaterialoberfläche,
kann ebenfalls benutzt werden, oder es kann Kohlenstoff auf das
Gummimaterial gedruckt werden.
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Wenn
die erste Widerstandsstruktur 4, die den variablen Widerstand
bildet, verwendet wird, ist es möglich,
einen variablen Widerstand mit einer kleineren Streuung in der Herstellung,
einer gleichmäßigeren
Widerstandsveränderungseigenschaft
und einer höheren
Genauigkeit vorzusehen.
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Durch
das Drücken
des Halteelements 10 verformt sich der leitende Kontakt 11,
um den leitenden Bereich relativ zu der ersten Widerstandsstruktur 4 zu
verändern,
um den Widerstandswert zu verändern.
Es ist deshalb möglich,
die Änderungskurve
K1 des elektrischen Widerstands relativ zu der Druckkraft näher an die
lineare Form zu bringen. Insbesondere ist, wenn der variable Widerstand
der Erfindung in einem Spielgerät
benutzt wird, ein Betrieb ohne Unbehaglichkeit verfügbar, verglichen
mit einem herkömmlichen
Fall. Es ist ebenso möglich,
die Änderungskurve
K1 als Ganzes im Betrieb zu verwenden, so dass folglich ein va riabler
Widerstand vorgesehen werden kann, der in einem weiteren Pressbetriebsbereich
betreibbar ist.
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Eine
Konfiguration für
immerwährendes elastisches
Pressen, wie beispielsweise ein konventionelles druckempfindliches
Element, ist nicht notwendig. Es ist deshalb möglich, Streuung einer Ausgabe
während
eines Nicht-Betreibens zu unterdrücken, und daher einen variablen
Widerstand vorzusehen, der eine lange Betriebslebensdauer aufweist und
der empfänglich
für eine
kleinere Veränderung des
leitenden Kontakts 11 über
die Zeit ist.
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Da
der feste Widerstand aus der zweiten Widerstandsstruktur 5 gebildet
ist, ist es möglich,
ihn durch Drucken gleichzeitig mit der ersten Widerstandsstruktur 4 zu
formen. Es ist deshalb möglich, einen
kostengünstigeren
variablen Widerstand vorzusehen, der eine kleinere Anzahl von Teilen
erfordert, mit einer höheren
Durchführbarkeit
in der Herstellung verglichen mit dem herkömmlichen.
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Da
die erste Widerstandsstruktur 4, welche ein variabler Widerstand
ist, einen größeren Widerstandswert
aufweist als die zweite Widerstandsstruktur 5, welche ein
fester Widerstand ist, kann die Widerstandswertänderung der ersten Widerstandsstruktur 4 auf
den Kontakt mit dem leitenden Kontakt 11 hin relativ erhöht werden,
was in einer größeren Ausgangsspannungsveränderung
resultiert. Es kann daher ein variabler Widerstand mit einer zufriedenstellenden
Bedienbarkeit bereitgestellt werden.
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Der
Widerstand wird mittels Drucken geformt, so dass er sich über den
bandförmigen
Abschnitt 6a der ersten Leiterstruktur 6 hinweg
erstreckt. Die erste und zweite Widerstandsstruktur 4 und 5 werden
auf diese Art geformt. Es können
daher sowohl die erste als auch die zweite Widerstandsstruktur 4 und 5 gleichzeitig
vorgesehen werden, wobei ein besserer Abstandsfaktor und eine kompaktere
Größe bewirkt
werden, und es ist möglich,
die zweite Widerstandsstruktur 5, welche ein fixierter
Widerstand ist, und die erste Widerstandsstruktur 4, welche
ein variabler Widerstand ist, mittels Drucken zu formen.
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Sogar
wenn die Widerstandswerte der beiden Widerstandsstrukturen 4 und 5 fluktuieren,
ist eine solche Fluktuation niemals größer als der Designwert für einen
und kleiner als der Designwert für den
anderen, jedoch ist eine Streuung in der gleichen Weise für die beiden
Strukturen vorhanden. Es ist deshalb möglich, die Streuung aufzuheben,
und es ist für
eine Ausgabe schwieriger, sich zu verändern, sogar bei einer Veränderung
von Umgebungsbedingungen, wie z.B. einer Temperaturveränderung.
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Es
ist deshalb möglich,
einen kostengünstigen
variablen Widerstand bereitzustellen, der eine kleinere Anzahl von
Teilen benötigt
und eine höhere Herstellungsdurchführbarkeit
bereitstellt, verglichen mit dem herkömmlichen Stand der Technik.
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Mit
dem Überdecken
der zweiten Widerstandsstruktur 5, welche ein fixierter
Widerstand ist, mit der isolierenden Schicht 9 ist es möglich, einen variablen
Widerstand bereitzustellen, in welchem der leitende Kontakt 11 niemals
mit der zweiten Widerstandsstruktur 5 auf eine Verformung
des leitenden Kontakts 11 hin in Kontakt kommt, und keinen
gegenteiligen Effekt hinsichtlich der Eigenschaften ausübt.
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Der
leitende Kontakt 11 wird mit einer Breite H1 größer als
die Breite H2 der rechteckigen ersten Widerstandsstruktur 4 gebildet,
so dass der leitende Kontakt 16 mit der vollen rechteckigen
Breite der Widerstandsstruktur 4 in Kontakt kommt. Im Ergebnis gelangt
der leitende Kontakt 11 in Kontakt mit der vollen Breite
der ersten Widerstandsstruktur 4 auf ein Zusammendrücken hin,
wobei demnach der kontaktierende Bereich mit der ersten Widerstandsstruktur 4 auf
ein Pressen hin stabilisiert wird, so dass es ermöglicht ist,
einen variablen Widerstand bereitzustellen, der eine zufriedenstellende
Genauigkeit einer Widerstandsveränderung
vorgibt.
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Da
der leitende Kontakt 11 durch Mischen von Kohlenstoff mit
dem Gummimaterial geformt ist, kann die Betriebslebensdauer des
leitenden Kontakts 11 verlängert werden.
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Das
Halteelement 10 ist aus einem elastisch verformbaren Gummimaterial
hergestellt, und der leitende Kontakt 11 wird integral
mit dem Halteelement 10 geformt. Es ist deshalb möglich, einen
preiswerten variablen Widerstand bereitzustellen, der keine Verschränkung des
leitenden Kontakts 11 aufweist und eine hohe Produktivität bereitstellt.
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Das
Halteelement 10 wird mit einem zylindrischen Fuss 10b vorgesehen,
der derart gebildet ist, dass er in Kontakt mit dem isolierten Substrat 3 ist und
den leitenden Kontakt umgibt. Dieser Fuss 10b dient außerdem als
die Rückführung des
leitenden Kontakts 11. Es ist deshalb möglich, einen preiswerten variablen
Widerstand vorzusehen, der nur eine kleine Anzahl von Teilen benötigt und
eine zufriedenstellende Anordnungseigenschaft bereitstellt.
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Der
Fuss 10b wird mit einer Öffnung 10c in der
Verformungsrichtung der gekrümmten
Oberfläche 11a versehen.
Es ist deshalb möglich,
einen variablen Widerstand bereitzustellen, der schwerlich eine
Beeinflussung durch den Fuß 10b zulässt, der den
Verformungsvorgang des leitenden Kontakts 11 verbessert,
mit einer höheren
Verformungsgenauigkeit des leitenden Kontakts 16.