(57)【要約】【課題】主に自動車のストップランプの消点灯制御用等に用いられるスイッチ装置に関し、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいものを提供することを目的とする。【解決手段】磁石３からの磁束密度を検出する検出部１６Ａとこの検出部１６Ａからの出力電圧を判定する制御部１６Ｂを一体にして検出体１６を形成し、検出部１６Ａへの通電電流を制限する抵抗体２０を検出体１６の外方に配設し接続することによって、抵抗体２０を抵抗値のばらつきや周囲温度による抵抗値変化がわずかなものにして、検出部１６Ａへの通電電流を一定で安定させることができるため、制御部１６Ｂを介してスイッチング手段７が開閉する操作ストロークのばらつきを小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略箱型のケースと、このケース内に上下動可能に収納された作動体と、前記作動体に装着された磁石と、この磁石との対向面に配置され前記磁石の磁束密度を検出する検出部とこの検出部から出力された出力電圧を判定する制御部が一体に形成された検出体と、前記制御部からの駆動信号によって開閉されるスイッチング手段からなり、前記検出部への通電電流を制限する抵抗体を前記検出体の外方に配設すると共に前記検出部に接続したスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のブレーキペダル操作時の、ストップランプの消点灯制御等に用いられるスイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブレーキペダルを踏み込んだ際にはストップランプを点灯させ、離した際には消灯させる、ブレーキペダルの操作に伴うストップランプの制御用として、主に押圧操作型のスイッチ装置が多く使用されている。
【０００３】
このような従来のスイッチについて、図６〜図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来のスイッチ装置のブロック回路図、図８は同断面図であり、同図において、１は上面開口で略箱型の絶縁樹脂製のケース、２はこのケース１内に上下動可能に収納された作動体で、作動体２の下方の右側面には磁石３が装着されている。
【０００５】
そして、４は導電金属製の複数の端子、５は左右面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、配線基板５がケース１の右方側壁に配置されると共に、複数の端子４の上端がこの配線基板５の配線パターンにはんだ付け等によって接続され、端子４下端はケース１底面から下方へ突出している。
【０００６】
また、磁石３との対向面となる配線基板５には、ホールＩＣ等の検出体６やトランジスタ等のスイッチング手段７及びコンデンサー等の電子部品が配置され実装されている。
【０００７】
なお、検出体６はホール素子である検出部６Ａ、回路が集積された制御部６Ｂ、Ｓｉ等の半導体からなる抵抗部６Ｃ及び電源電圧を降圧するレギュレータ等の降圧部６Ｄなどが互いに接続されると共に一体となって形成されている。
【０００８】
さらに、９はコイル状の戻りばね、１０はケース１上面の開口部を覆う絶縁樹脂製のカバーで、戻りばね９が作動体２下面とケース１の底面との間にやや撓んだ状態で装着されて、作動体２を上方に付勢すると共に、作動体２上端がカバー１０上面中央の中空筒部から上方へ突出して、スイッチ装置１１が構成されている。
【０００９】
また、このように構成されたスイッチ装置１１が、図６の要部側面図に示すように、一般に自動車のブレーキペダル３０の手前に、アーム３０Ａによって作動体２先端が押圧された状態で装着されると共に、ケース１底面から突出した複数の端子４が、コネクタ３１やリード線によってストップランプ３２や電源部８及び車両の電子回路（図示せず）等に接続される。
【００１０】
そして、ブレーキペダル３０が踏み込まれていない状態では、図８に示す状態から、作動体２が戻りばね９を撓めながら下方へ押圧操作され、作動体２の磁石３も下方へ移動し、磁石３と対向配置された検出体６の検出部６Ａとの中心が大きく離れて、検出部６Ａが検出する磁石３の磁束密度は微弱な状態となっている。
【００１１】
また、ブレーキペダル３０が踏み込まれると、アーム３０Ａが作動体２先端から離れ、作動体２が戻りばね９によって付勢されて上方へ移動すると共に、磁石３も上方へ移動して、検出部６Ａが検出する磁石３の磁束密度も作動体２が移動する操作ストロークに伴い増加しながら、図８に示すように、磁石３と検出部６Ａが対向した状態となる。
【００１２】
ここで、検出部６Ａは検出した磁束密度に応じて出力電圧を制御部６Ｂに出力すると共に、制御部６Ｂは検出部６Ａからの出力電圧が所定の閾値以上か否かを判定し、閾値以上の場合には、スイッチング手段７に所定に駆動信号を出力してスイッチング手段７を閉状態とし、同じく出力電圧が閾値未満の場合には、駆動信号の出力を停止してスイッチング手段７を開状態にする。
【００１３】
つまり、ブレーキペダル３０の操作によって、スイッチ装置１１の作動体２を上下動させると共に、作動体２の移動によって変化する作動体２の磁石３からの磁束密度を検出部６Ａが検出し、この検出部６Ａからの出力電圧を制御部６Ｂが所定の閾値以上か否か判定すると共に、制御部６Ｂがスイッチング手段７を開閉することによって、ストップランプ３２の消点灯制御を行うように構成されているものであった。
【００１４】
なお、このようなスイッチ装置１１において、検出部６Ａへの通電電流を制限する抵抗部６Ｃは、通常、ホールＩＣなどの検出体６に内蔵された、所謂、Ｓｉ等の半導体抵抗であり、一般的に個体間の抵抗値のばらつきが±２０〜３０％と大きく、高低温などの周囲温度によっても抵抗値が±１０〜２０％と変化し易いため、検出部６Ａに通電される電流にばらつきや増減が生じることがある。
【００１５】
そして、検出部６Ａは通電電流に比例して出力する出力電圧が変化するため、同じ磁束密度を検出した場合でも、通電電流の大きさによって出力電圧が変化し、作動体２の上下動に伴い制御部６Ｂを介してスイッチング手段７が開閉する操作ストロークにもばらつきが生じる可能性があった。
【００１６】
つまり、このようなスイッチ装置１１の作動体２の上下移動するストロークは例えば約６ｍｍ程度で、この間でスイッチング手段７が開閉してストップランプ３２を点灯または消灯する操作ストロークが、例えば抵抗部６Ｃの抵抗値が個体間のばらつきや周囲温度により変化して大きくばらつきが生じた場合を想定すると、例えば約０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲でばらつく可能性があった。
【００１７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００６−９２７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来のスイッチ装置１１においては、検出体６内部に設けられ検出部６Ａへの通電電流を制限する抵抗部６ＣはＳｉ等の半導体抵抗からなり、個体間のばらつきや高低温による抵抗値の変化が大きく、検出部６Ａへの通電電流がばらつくことにより、作動体２の上下動に伴いスイッチング手段７が開閉する操作ストロークのばらつきが大きくなる可能性があるという課題があった。
【００１９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいスイッチ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】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁石の磁束密度を検出する検出部とこの検出部から出力された出力電圧を判定する制御部を一体にして検出体を形成し、検出部への通電電流を制限する抵抗体を検出体の外方に配設すると共に検出部に接続してスイッチ装置を構成したものであり、抵抗体を検出体の外方の配線基板に配設することによって、例えば、抵抗体として抵抗値の個体間ばらつきが小さく、高低温の周囲温度でも抵抗値変化がわずかな高精度のカーボン抵抗を用いて、検出部への通電電流が一定で安定したものにすることにより、作動体の上下動に伴う磁石からの磁束密度による検出部からの出力電圧のばらつきや変化が小さくなり、制御部を介してスイッチング手段が開閉する操作ストロークも一定で安定したものになるため、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいスイッチ装置を得ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいスイッチ装置を実現することができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２４】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２５】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるスイッチ装置のブロック回路図、図２は同断面図、図３は同分解斜視図であり、同図において、１は上面開口の略箱型でポリブチレンテレフタレートやＡＢＳ等の絶縁樹脂製のケース、２はこのケース１内に上下動可能に収納されたポリオキシメチレン等の絶縁樹脂製の作動体で、作動体２の下方の右側面には磁石３が、Ｎ極またはＳ極を外方に向けて横向きに装着されている。
【００２６】
そして、４Ａ、４Ｂ、４Ｃは導電金属製の複数の端子、１５は左右面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、配線基板１５がケース１の右方側壁に配置されると共に、複数の端子４Ａ〜４Ｃの上端がこの配線基板１５の配線パターンにはんだ付け等によって接続され、端子４Ａ〜４Ｃ下端はケース１底面から下方へ突出している。
【００２７】
また、磁石３との対向面となる配線基板１５には、磁石３からの磁束密度を検出するホールＩＣ等の検出体１６やトランジスタ等のスイッチング手段７及びコンデンサー等の電子部品が配置され実装されている。
【００２８】
なお、図１に示すように、検出体１６において、１６Ａはホール素子である検出部、１６Ｂは回路が集積された制御部、及び１６Ｄは例えば１２ＶＤＣの電源電圧を６Ｖに降圧するレギュレータ等の降圧部で、制御部１６Ｂの一端部とリード部１６Ｆが降圧部１６Ｄを介してリード部１６Ｅに接続されると共に、制御部１６Ｂの他端部がリード部１６Ｈに接続され、検出部１６Ａの一端部がリード部１６Ｇに、同じく他端部がリード部１６Ｈに各々接続されている。
【００２９】
さらに、検出部１６Ａが制御部１６Ｂを介してリード部１６Ｊに接続され、これら検出部１６Ａ、制御部１６Ｂ及び降圧部１６Ｄが樹脂封止されると共に、外周に複数のリード部１６Ｅ〜１６Ｈ、１６Ｊが配設され一体となって、検出体１６が形成されている。
【００３０】
そして、２０はチップ状でカーボン製の固定抵抗である抵抗体で、配線基板１５の検出体１６外方の配線パターン（図示せず）に実装され、リード部１６Ｆとリード部１６Ｇが抵抗体２０を介して接続されて、検出部１６Ａが抵抗体２０を介して降圧部１６Ｄに接続されることにより、抵抗体２０によって検出部１６Ａへの通電電流が制限されている。
【００３１】
なお、抵抗体２０は例えば、所定の基準抵抗値８２０Ωに対し個体間の抵抗値のばらつきは±約１パーセント、周囲温度による抵抗値の変化は、例えば−３０℃から＋８５℃においてもほとんど変化が生じない高精度の固定抵抗である。
【００３２】
また、スイッチング手段７が端子４Ａと４Ｂの間に接続されると共に、リード部１６Ｊを介して検出体１６の制御部１６Ｂがスイッチング手段７に接続され、リード部１６Ｅが端子４Ａに接続されると共にリード部１６Ｈが端子４Ｃに接続されている。
【００３３】
さらに、９はコイル状の戻りばね、１０はケース１上面の開口部を覆う絶縁樹脂製のカバーで、戻りばね９が作動体２下面とケース１の底面との間にやや撓んだ状態で装着されて、作動体２を上方に付勢すると共に、作動体２上端がカバー１０上面中央の中空筒部から上方へ突出して、スイッチ装置４１が構成されている。
【００３４】
そして、このように構成されたスイッチ装置４１が、図６の要部側面図に示すように、一般に自動車のブレーキペダル３０の手前に、アーム３０Ａによって作動体２先端が押圧された状態で装着されると共に、コネクタ３１やリード線を介して、ケース１底面から突出した複数の端子４Ａ〜４Ｃの内、端子４Ａがバッテリー等の１２ＶＤＣの電源部８に、端子４ＢがＬＥＤ等のストップランプ３２や車両の電子回路（図示せず）に、端子４Ｃがアースに各々接続されている。
【００３５】
つまり、ブレーキペダル３０が踏み込まれていない状態では、図４の断面図に示すように、作動体２が戻りばね９を撓めながら下方へ押圧操作され、作動体２右側面に装着された磁石３も下方へ移動し、磁石３の中心と対向配置された検出体１６の検出部１６Ａとの中心が大きく離れて、検出部１６Ａが検出する磁石３の磁束密度は微弱な状態となっている。
【００３６】
また、この検出部１６Ａは検出した磁束密度に応じた出力電圧を制御部１６Ｂに出力し、制御部１６Ｂは検出部１６Ａからの出力電圧が所定の閾値以上か否かを判定して、閾値以上の場合には、リード部１６Ｊを介してスイッチング手段７に所定の駆動信号を出力してスイッチング手段７を閉状態とし、同じく出力電圧が閾値未満の場合には、駆動信号の出力を停止してスイッチング手段７は開状態とするようになっている。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、作動体２が押圧された状態において、例えば、図５（ａ）の磁束密度の波形図に示すように、作動体２が押圧された状態の操作ストロークを０ｍｍとすると、検出部１６Ａが検出する磁石３の磁束密度Ｍはほぼ０近傍となって、この時、図５（ｂ）の出力電圧の波形図に示すように、検出部１６Ａから制御部１６Ｂに出力される出力電圧Ｖ０もほぼ０となる。
【００３８】
そして、制御部１６Ｂの閾値Ｓ１を例えば１００ｍＶとすると、制御部１６Ｂは検出部１６Ａからの出力電圧Ｖ０が０ｍＶで所定の閾値Ｓ１より小さい電圧であると判定し、スイッチング手段７にＯＮの駆動信号を出力しないため、図５（ｃ）のスイッチング手段の動作図に示すように、スイッチング手段７は開状態となり、ストップランプ３２は消灯した状態となっている。
【００３９】
次に、ブレーキペダル３０が踏み込まれると、アーム３０Ａが作動体２先端から離れ押圧力が除かれるため、図４の状態から図２に示すように、戻りばね９の弾性復帰力によって作動体２が上方へ移動すると共に、作動体２に装着された磁石３も上方へ移動して、磁石３と検出部６Ａが対向した状態となる。
【００４０】
また、この時、図５（ａ）に示すように、作動体２の上方への移動による操作ストロークの増加に伴い磁石３が検出部１６Ａに接近して、検出部１６Ａが検出する磁石３からの磁束密度Ｍが増加すると共に、図５（ｂ）に示すように、磁束密度Ｍの増加に応じて検出部１６Ａから制御部１６Ｂへの出力電圧Ｖ０も増加する。
【００４１】
ここで、作動体２の操作ストロークが所定の基準値Ｌ０、例えば、３．５ｍｍの位置で出力電圧Ｖ０が閾値Ｓ１の１００ｍＶを越えた時に、制御部１６Ｂは出力電圧Ｖ０が閾値Ｓ１より大きいと判定すると共に、スイッチング手段７にＯＮの駆動信号を出力してこれを閉状態に切換え、ストップランプ３２がスイッチング手段７を介して電源部８に接続され点灯する。
【００４２】
さらに、作動体２が最上方へ移動して操作ストロークがＬ０から最大のＬｘ、例えば、６ｍｍまでの間は、磁束密度がさらに増加していくことにより、検出部１６Ａからの出力電圧Ｖ０も、図５（ｂ）に示すように、閾値Ｓ１以上を継続出力し制御部１６Ｂは駆動信号の出力を継続するため、ストップランプ３２も点灯し続ける。
【００４３】
つまり、ブレーキペダル３０の操作によって、スイッチ装置４１の作動体２を上下動させると共に、作動体２の移動によって変化する作動体２右側面の磁石３からの磁束密度を検出部１６Ａが検出し、この検出部１６Ａからの出力電圧を制御部１６Ｂが所定の閾値以上か否か判定すると共に、制御部１６Ｂがスイッチング手段７を開閉することによって、ストップランプ３２の消点灯制御を行うように構成されている。
【００４４】
なお、このようなスイッチ装置４１において、検出体１６のリード部１６Ｇ、１６Ｆに接続された抵抗体２０の抵抗値によって検出部１６Ａへの通電電流が制限され、検出部１６Ａへの通電電流に比例して検出部１６Ａの出力する出力電圧が変化する。
【００４５】
したがって、抵抗体２０を高精度のカーボン抵抗とすることにより、個体間の抵抗値のばらつきが所定の基準抵抗値に対し数％内のばらつきで、周囲温度による抵抗値の変化は、例えば−３０℃から＋８５℃においてもほとんど変化が生じないため、検出部１６Ａの通電電流のばらつきや変化は非常に小さいものとなっている。
【００４６】
つまり、例えば、抵抗体２０の抵抗値が個体間のばらつきで所定の基準抵抗値より約１％大きい場合、検出部１６Ａへの通電電流が所定の通電電流に比べ約１パーセント小さくなる。
【００４７】
このため、図５（ａ）に示すように、磁石３から同様の磁束密度Ｍを検出部１６Ａが検出した場合、検出部１６Ａは通電電流の低下によって、図５（ｂ）に示す出力電圧Ｖ１１のように所定の出力電圧Ｖ０に対しわずかに低下した電圧を出力するため、出力電圧Ｖ１１が閾値Ｓ１を越えてスイッチング手段７が閉状態に切換わる作動体２の操作ストロークは、図５（ｃ）に示すように、Ｌ０より例えば約０．０７ｍｍ大きいＬ１１となる。
【００４８】
また、例えば、抵抗体２０の抵抗値が個体間のばらつきで所定の基準抵抗値より約１％小さい場合には、検出部１６Ａへの通電電流が所定の通電電流に比べ約１パーセント大きくなって、同様に、検出部１６Ａは図５（ｂ）に示す出力電圧Ｖ１２のように所定の出力電圧Ｖ０に対し約１％増加した電圧を出力するため、出力電圧Ｖ１２が閾値Ｓ１を越えてスイッチング手段７が閉状態に切換わる作動体２の操作ストロークはＬ０より例えば約０．０７ｍｍ小さいＬ１２となる。
【００４９】
すなわち、個体間の抵抗値のばらつきが非常に小さく高精度で、周囲温度による抵抗値の変化もほとんどない抵抗体２０により、検出部１６Ａへの通電電流を制限することによって、作動体２の移動に伴う磁石３からの磁束密度に対して、検出部１６Ａからの制御部１６Ｂへの出力電圧のばらつきや変化も非常に小さくなるため、制御部１６Ｂがスイッチング手段７を開閉する操作ストロークも、例えば、背景技術の項で説明した検出体６内に抵抗部６Ｃを備えたスイッチ装置１１による場合は、所定の基準値Ｌ０の３．５ｍｍに対し、約０．６ｍｍ〜１．０ｍｍのばらつきが生じる可能性があるものに対し、上記スイッチ装置４１による場合は約０．１４ｍｍという非常にばらつきが小さく、安定した開閉が可能なものになる。
【００５０】
このように本実施の形態によれば、磁石３の磁束密度を検出する検出部１６Ａとこの検出部１６Ａから出力された出力電圧を判定する制御部１６Ｂを一体にして検出体１６を形成し、検出部１６Ａへの通電電流を制限する抵抗体２０を検出体１６の外方に配設すると共に検出部１６Ａに接続することによって、例えば、抵抗値の個体間のばらつきが小さく、高低温の周囲温度でも抵抗値変化がわずかな高精度のカーボン製の固定抵抗を抵抗体２０として検出部１６Ａに接続し、検出部１６Ａへの通電電流が一定で安定したものにすることにより、作動体２の上下動に伴う磁石３からの磁束密度による検出部１６Ａからの出力電圧のばらつきや変化が小さくなり、制御部１６Ｂを介してスイッチング手段７が開閉する操作ストロークも一定で安定したものになるため、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいスイッチ装置を得ることができる。
【００５１】
また、以上の説明では、抵抗体２０をチップ状でカーボン製の固定抵抗として説明したが、配線基板上面にカーボン抵抗を印刷形成すると共に、リード部１６Ｇ、１６Ｆを介して検出体１６に接続したものとしても、本発明の実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によるスイッチ装置は、簡易な構成で、スイッチング手段が開閉する操作ストロークのばらつきが小さいものを得ることができ、主に自動車のストップランプの消点灯制御用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態によるスイッチ装置のブロック回路図
【図２】同断面図
【図３】同分解斜視図
【図４】同押圧操作時の断面図
【図５】同操作ストロークに伴う各種波形図
【図６】ブレーキペダルの要部側面図
【図７】従来のスイッチ装置のブロック回路図
【図８】同断面図
【符号の説明】
【００５４】
１  ケース
２  作動体
３  磁石
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  端子
７  スイッチング手段
８  電源部
９  戻りばね
１０  カバー
１５  配線基板
１６  検出体
１６Ａ  検出部
１６Ｂ  制御部
１６Ｄ  降圧部
１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ、１６Ｈ、１６Ｊ  リード部
２０  抵抗体
３０  ブレーキペダル
３０Ａ  アーム
３１  コネクタ
３２  ストップランプ
【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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