(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作力を受けて予め設定された移動方向へ往復移動する移動部材と、
前記移動部材を収容し、前記移動部材の前記移動方向への移動を案内する収容部材と、
磁性を有する材料で形成され、前記移動部材と前記収容部材との間に設けられて前記移動部材へ加わる力に対抗する力を与える弾性部材と、
前記移動部材を窪ませて形成され前記弾性部材の前記移動部材側の端部が挿入されて前記弾性部材の前記移動部材側の端部の位置を決定する受部と、
前記受部を形成する前記移動部材の壁部に設けられ、前記移動部材と一体に前記収容部材と相対的に移動するとともに、磁極面が前記移動部材の移動方向と平行に配置されて前記弾性部材の前記受部側の端部を吸引する磁力を発生する永久磁石と、
前記移動部材の移動にともなう前記永久磁石の磁界の変化を検出する検出手段と、
を備えるスイッチ装置。
【請求項２】
前記移動部材を窪ませて形成され前記受部に接続されて前記弾性部材を前記受部に案内する導入部を備えている請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記受部は、筒状であり、
前記導入部は、前記受部側に向かって径が小さくなるテーパ形状である請求項２に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の変化に基づいて位置を検出するスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動部材の位置を磁界の変化に基づいて検出するスイッチ装置が公知である。このようなスイッチ装置は、例えば永久磁石を有する移動部材と、この永久磁石の磁界を検出する検出手段と、検出手段で検出した位置に基づいて信号を出力する出力手段と、を備えている（特許文献１参照）。従来のスイッチ装置の場合、この移動部材は、例えばばねなどの弾性部材によって、入力される操作力に対する対抗力を受けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４６６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の場合、移動部材およびばねはケースに収容されている。この場合、ばねは、力が加わると変形するため、座屈や所定位置からの脱離を招く。このように、ばねは、移動部材に対して一定位置に定まり難く、また、移動部材に対して予め設定された位置から容易に外れるという問題がある。さらに、移動体部材に組み付けられるばねは、全体に対して比較的小さな部品である。そのため、組立てが煩雑であり、作業工数の増大を招くという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設定した位置から外れにくく、弾性部材の位置の決定を容易にし、生産性の向上が図られるスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のスイッチ装置は、操作力を受けて予め設定された移動方向へ往復移動する移動部材と、前記移動部材を収容し、前記移動部材の前記移動方向への移動を案内する収容部材と、磁性を有する材料で形成され、前記移動部材と前記収容部材との間に設けられて前記移動部材へ加わる力に対抗する力を与える弾性部材と、前記移動部材を窪ませて形成され前記弾性部材の前記移動部材側の端部が挿入されて前記弾性部材の前記移動部材側の端部の位置を決定する受部と、前記受部を形成する前記移動部材の壁部に設けられ、前記移動部材と一体に前記収容部材と相対的に移動するとともに、磁極面が前記移動部材の移動方向と平行に配置されて前記弾性部材の前記受部側の端部を吸引する磁力を発生する永久磁石と、前記移動部材の移動にともなう前記永久磁石の磁界の変化を検出する検出手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、弾性部材は、磁性を有する材料で形成されている。この弾性部材は、移動部材に設けられた受部により、移動部材側の端部の位置が決定される。そして、この弾性部材の受部側の端部は、永久磁石の磁力により吸引される。これにより、弾性部材は、受部側の端部が移動部材の受部に固定される。このため、弾性部材は、設定した位置から外れ難くなり、弾性部材の位置の決定が容易になる。その結果、生産性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態によるスイッチ装置において操作軸部材に操作力が入力されない場合を示す図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う横断底面図
【図３】一実施形態によるスイッチ装置において操作軸部材に操作力が入力された場合を示す図
【図４】一実施形態によるブレーキペダル周辺を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、車両、特には自動車のブレーキペダルの踏み込み量を検出するスイッチ装置１０を示している。スイッチ装置１０は、上ケース１１、下ケース１２、および操作軸部材１３などを備えている。以下、操作軸部材１３の軸方向を基準に、下ケース１２側を下方向とし、下ケース１２とは反対側を上方向として説明する。上ケース１１および下ケース１２は、スイッチ装置１０の外殻を形成している。上ケース１１は、主体部１１１および円筒部１１２を有している。主体部１１１は、内側に空間を形成する箱状に形成され、下側が開口している。この主体部１１１は、上部が円筒部１１２の下部に接続している。円筒部１１２は、円筒形状に形成されている。これにより、円筒部１１２は、内部に軸方向へ貫く穴１１３および穴１１４を有している。内側に穴１１３を形成する円筒部１１２の一方の端部、すなわち図１において上端は開口している。また、円筒部１１２が形成する穴１１４は、内径が穴１１３よりも大きく設定されている。穴１１３は、下端が穴１１４に接続している。穴１１４の下端すなわち穴１１３と反対側の端部は、主体部１１１の内部に連通している。このように穴１１３と穴１１４とは内径が異なるので、円筒部１１２は、内部に段付き穴を形成している。また、主体部１１１と円筒部１１２とは、例えば樹脂により一体に形成されている。
【００１０】
操作軸部材１３は、上ケース１１における円筒部１１２の内部の穴１１３に軸方向へ往復移動可能に挿入されている。そして、操作軸部材１３は、上端が円筒部１１２の穴１１３から上方に露出している。操作軸部材１３は、この上端に操作力を受けて軸方向に移動する。この操作軸部材１３は、軸本体１３１およびつば部１３２を有している。つば部１３２は、軸本体１３１の下端に軸本体１３１と一体に設けられている。つば部１３２の外径は、軸本体１３１の外径よりも大きい。このように軸本体１３１とつば部１３２とは外径が異なるので、操作軸部材１３は段付き棒形状に形成されている。また、つば部１３２は、下端に球面状の接触面１３３を有している。なお、つば部１３２の下面は、球面状に限らず、曲面もしくは平面またはこれらの組み合わせであってもよい。そして、これら軸本体１３１とつば部１３２とは、例えば樹脂などで一体に形成されている。操作軸部材１３は、上ケース１１の主体部１１１、すなわち下方側から上ケース１１の円筒部１１２の穴１１３に対して、軸本体１３１を上に向けて挿入されている。これにより、操作軸部材１３は、つば部１３２の上端が穴１１３およびと穴１１４との間に形成される円筒部１１２の段差に係止される。これにより、操作軸部材１３は、上方への移動が規制され、円筒部１１２の上方へ抜けることがない。
【００１１】
下ケース１２は、特許請求の範囲の収容部材を構成している。本実施形態の場合、下ケース１２は、コネクタ部１２１を一体に有している。下ケース１２は、コネクタ部１２１と一体の本体部１２２を有している。コネクタ部１２１は、箱状に形成され、下側が開口している。コネクタ部１２１は、上端が本体部１２２の底壁１２３に接続している。本体部１２２は、図１および図２に示すように底壁１２３からほぼ垂直な側壁１２４を三面に有している。この場合、本体部１２２は、図１に示す上側および図２に示す右側の二か所に開口を形成している。また、本体部１２２は、上ケース１１の主体部１１１の内部に収容されている。
【００１２】
本体部１２２は、図２に示すように二個の案内溝１２５を有している。この二個の案内溝１２５は、本体部１２２の側壁１２４のうち対向する二面に設けられている。この案内溝１２５は、本体部１２２の側壁１２４において本体部１２２の外側に向かって凹溝形状に窪んでいる。そして、この案内溝１２５は、本体部１２２における側壁１２４の上端から下端、すなわち本体部１２２の上側の開口から底壁１２３に亘って設けられている。この場合、案内溝１２５は、操作軸部材１３の軸とほぼ平行になっている。また、本体部１２２は、ばね支え部１２６を有している。ばね支え部１２６は、図１に示すように本体部１２２における底壁１２３から上方に向かって突出している。本実施形態の場合、ばね支え部１２６は、上ケース１１の円筒部１１２の中心軸とほぼ同軸に設けられている。また、本実施形態の場合、ばね支え部１２６は、上端が曲面状の円錐形状に形成されている。なお、ばね支え部１２６の形状は、円錐形状に限らず、任意に設定することができる。
【００１３】
下ケース１２は、本体部１２２の内部に移動部材１４を収容している。移動部材１４は、樹脂などの非磁性の材料で形成されている。移動部材１４の上面１４１は、操作軸部材１３の接触面１３３に接している。この場合、移動部材１４は、操作軸部材１３に入力された操作力を受けて、予め設定された移動方向すなわち図１の上下方向へ往復移動する。移動部材１４は、矩形板状の一部すなわち図１における右下部分を切り取られた形状をしている。移動部材１４は、図２に示すように二個の突部１４２を有している。突部１４２は、移動部材１４の側壁において、操作軸部材１３の外側に向かって突出している。この突部１４２は、案内溝１２５と平行に設けられ、本体部１２２の案内溝１２５にそれぞれ入り込んでいる。これにより、移動部材１４は、本体部１２２の案内溝１２５に案内されつつ上下へ往復移動する。このように、移動部材１４は、操作軸部材１３の軸方向に往復移動可能となっている。
【００１４】
移動部材１４は、図１に示すように導入部１４３および受部１４４を有している。導入部１４３は、移動部材１４の下端縁から上側に向かって円錐台形状に窪んでいる。つまり、導入部１４３を形成する周壁は、上側ほど内径が小さくなるテーパ形状に形成されている。また、導入部１４３は、図１に示すように導入部１４３の一部、すなわち図１における右下部分が開口している。また、導入部１４３は、上端が受部１４４に接続している。すなわち、導入部１４３を形成する移動部材１４の内壁と受部１４４を形成する移動部材１４の内壁とは、鈍角を形成している。受部１４４は、移動部材１４の上側に向かって円筒形状に窪んでいる。この受部１４４の内径は、導入部１４３の上端側の内径とほぼ同一に設定されている。また、本実施形態の場合、導入部１４３および受部１４４は、上ケース１１の円筒部１１２の中心軸とほぼ同軸に設けられている。
【００１５】
スイッチ装置１０は、移動部材１４と下ケース１２の本体部１２２との間に、特許請求の範囲における弾性部材としてのコイルばね１５を備えている。コイルばね１５は、磁性を有する材料、例えば鉄を主体とした合金材料で形成されている。このコイルばね１５は、一方の端部つまり移動部材１４側の端部が移動部材１４の受部１４４に挿入される。これにより、受部１４４は、コイルばね１５の上端の位置を決定している。そして、コイルばね１５は、他方の端部つまり本体部１２２の底壁１２３側の端部が本体部１２２のばね支え部１２６に挿入される。これにより、ばね支え部１２６は、コイルばね１５の下端の位置を決定している。
【００１６】
この場合、コイルばね１５は、操作軸部材１３とほぼ同軸である。そして、コイルばね１５は、移動部材１４の移動方向とほぼ平行に設けられている。コイルばね１５は、下ケース１２と移動部材１４との間に、これらが離れる方向の力を加える。すなわち、コイルばね１５は、移動部材１４に対して、移動部材１４に加わる下側への力に対抗する力を与える。また、移動部材１４の上面１４１は、操作軸部材１３の接触面１３３に接している。これにより、移動部材１４は、コイルばね１５の弾性力を受けて操作軸部材１３を上方に押し付けている。このため、移動部材１４は、操作軸部材１３から受ける操作力とコイルばね１５から受ける弾性力とによって往復移動する。
【００１７】
スイッチ装置１０は、永久磁石１６、およびこの永久磁石１６の磁界の変化を検出する磁気抵抗素子１７などを備えている。永久磁石１６は、例えばネオジム磁石やフェライト磁石などである。永久磁石１６は、移動部材１４における下ケース１２の本体部１２２の側部の開口側の壁部、すなわち図１および図２における右側の壁に設けられている。このため、永久磁石１６は、移動部材１４と一体に下ケース１２と相対的に移動する。また、本実施形態では、永久磁石１６は、移動部材１４にインサート成形されている。
【００１８】
永久磁石１６は、磁極面が移動部材１４の移動方向とほぼ平行に配置されている。さらに、永久磁石１６は、磁極面が移動部材１４の受部１４４の中心軸とほぼ平行に配置されている。つまり、永久磁石１６は、磁極面がコイルばね１５の中心軸とほぼ平行に配置されている。このため、永久磁石１６が発生する磁力は、コイルばね１５の受部１４４側の端部を吸引する。これにより、コイルばね１５は、移動部材１４側の端部が移動部材１４の受部１４４に収容された位置に保持される。
【００１９】
磁気抵抗素子１７は、基板１８に設けられている。この磁気抵抗素子１７は、例えば周囲の磁界の強さに応じて電気抵抗が変化する。基板１８は、下ケース１２における本体部１２２の外側に設けられている。この場合、磁気抵抗素子１７は、本体部１２２の右側の開口から、移動部材１４に設けられた永久磁石１６と対向している。すなわち、永久磁石１６の磁極面と磁気抵抗素子１７の検出面とは対向している。基板１８は、磁気抵抗素子１７を駆動するための図示しない回路を有している。そして、基板１８は、複数の端子１９の一端が接続されている。この複数の端子１９の他端は、図示しないコネクタおよびリード線などによってストップランプを制御する制御装置に接続される。
【００２０】
次に、スイッチ装置１０の組立てについて説明する。ここで、永久磁石１６は移動部材１４に、磁気抵抗素子１７は基板１８に、基板１８は下ケース１２に、および端子１９は下ケース１２および基板１８に、それぞれ既に組み付けられているものとする。
まず、コイルばね１５は、一端部が移動部材１４の受部１４４に収容される。この場合、コイルばね１５は、一方の端部が移動部材１４の下方から、または移動部材１４に設けられた導入部１４３の開口から導入部１４３内に入れられる。具体的には、作業者は、移動部材１４の導入部１４３の近傍へコイルばね１５を近づける。このとき、磁性体のコイルばね１５は、永久磁石１６の磁力によって、移動部材１４側の端部が受部１４４に吸引される。そのため、作業者がコイルばね１５から手を離しても、コイルばね１５は永久磁石１６に吸引されて導入部１４３から受部１４４側へ移動する。すなわち、コイルばね１５は、テーパ形状に設けられた導入部１４３により、円筒形に形成された受部１４４の内側に案内される。そして、コイルばね１５は、永久磁石１６の磁力によって移動部材１４の受部１４４の内側に移動した後、この永久磁石１６の磁力によって受部１４４の内側に保持される。これにより、コイルばね１５は、移動部材１４側の端部の位置が移動部材１４の受部１４４の内側に決定される。
【００２１】
ここで、永久磁石１６は、コイルばね１５が移動部材１４の受部１４４から落下しない程度の磁力でコイルばね１５を保持する。このように永久磁石１６の磁力はコイルばね１５を保持する程度であるので、コイルばね１５の位置のずれを回避することができるとともに、作業者は、移動部材１４の受部１４４からコイルばね１５を容易に取外すことができる。
【００２２】
移動部材１４は、コイルばね１５の一方の端部を受部１４４に収容した状態で、下ケース１２の本体部１２２に収容される。この場合、コイルばね１５の他方の端部は下方を向いている。そして、移動部材１４は、下ケース１２における本体部１２２の上側の開口から本体部１２２へ挿入されるとともに、突部１４２が本体部１２２の案内溝１２５に嵌め込まれる。そして、コイルばね１５は、他方の端部の内側にばね支え部１２６が挿入される。これにより、コイルばね１５は、受部１４４と反対側の端部がばね支え部１２６によって位置が決定される。このように、移動部材１４およびコイルばね１５は、下ケース１２の本体部１２２に収容される。
【００２３】
これとは別に、操作軸部材１３は、上ケース１１の円筒部１１２内部に挿入される。そして、上ケース１１は、円筒部１１２の穴１１３に操作軸部材１３を挿入した状態で、下ケース１２に取り付けられる。この場合、上ケース１１の主体部１１１は、下ケース１２の本体部１２２を覆っている。
【００２４】
このように構成されたスイッチ装置１０は、図４に示すように車両に装着される。本実施形態の場合、スイッチ装置１０は、車体２０に設けられているペダル支持部材２１の取付部２２に取り付けられる。スイッチ装置１０は、上ケース１１の円筒部１１２がペダル支持部材２１の取付部２２に支持されている。そして、スイッチ装置１０は、操作軸部材１３の先端がブレーキペダル２３により押される。このブレーキペダル２３は、ペダル支持部材２１の支軸２４を中心に回転可能に設けられている。
【００２５】
図４では、ブレーキペダル２３が踏み込まれていない位置を実線で示し、ブレーキペダル２３が踏み込まれた位置を二点鎖線で示している。この位置では、ブレーキペダル２３が操作軸部材１３に与える力は、スイッチ装置１０のコイルばね１５の弾性力よりも大きい。このため、スイッチ装置１０の移動部材１４は、図３に示すように操作軸部材１３からの力を受けて、操作軸部材１３とは反対側、すなわち下ケース１２の底壁１２３側に押し込まれる。この位置では、移動部材１４に設けられた永久磁石１６は、磁気抵抗素子１７から離間している。この場合、磁気抵抗素子１７は、電気抵抗が閾値以下になっている。そのため、スイッチ装置１０は、ストップランプを制御する制御装置に対してオフ信号を出力する。これにより、ストップランプは消灯する。
【００２６】
これに対し、ブレーキペダル２３が使用者により踏み込まれると、ブレーキペダル２３はペダル支持部材２１の支軸２４を中心に矢印Ｂ方向に回転する。この位置では、ブレーキペダル２３が操作軸部材１３に加える力は解放される。つまり、使用者がブレーキペダル２３を踏み込む力とスイッチ装置１０のコイルばね１５の弾性力とを合わせた力は、ブレーキペダル２３がスイッチ装置１０の操作部材１３に与える力よりも大きくなる。このため、スイッチ装置１０の移動部材１４は、図１に示すようにコイルばね１５の弾性力を受けて操作軸部材１３を押しながら操作軸部材１３側に移動する。このとき、移動部材１４に設けられた永久磁石１６は、移動部材１４と一体に磁気抵抗素子１７に接近する。すると、磁気抵抗素子１７の周囲の磁界の強さは増大する。この場合、磁気抵抗素子１７は、電気抵抗が閾値より大きくなる。そのため、スイッチ装置１０は、ストップランプを制御する制御装置に対してオン信号を出力する。これにより、ストップランプは点灯する。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、コイルばね１５は、磁性を有する材料で形成されている。このコイルばね１５は、移動部材１４側の端が移動部材１４の受部１４４に収容されている。この場合、コイルばね１５は、移動部材１４の受部１４４に収容された端部が永久磁石１６に吸引されている。これにより、コイルばね１５は、移動部材１４の受部１４４に収容された端部が保持されて、この端部の位置が決定する。そのため、コイルばね１５は、移動部材１４の受部１４４から外れ難くなり、コイルばね１５の位置の決定を容易にしている。さらに、この永久磁石１６は、磁気抵抗素子１７により移動部材１４の位置を検出するために本来的に移動部材１４と一体に設けられている。そのため、コイルばね１５は、移動部材１４の受部１４４側の端部が移動部材１４に本来設けられている永久磁石１６を利用して保持される。その結果、移動部材１４にコイルばね１５を保持するための新たな部材や部材を追加する必要がない。したがって、部品点数の増大および構造の複雑化を招くことなく、移動部材１４とコイルばね１５との組立てが容易になり、生産性の向上が図られる。
【００２８】
また、移動部材１４は、テーパ形状の導入部１４３および円筒形状の受部１４４を有している。コイルばね１５を移動部材１４に取付ける際、コイルばね１５は、導入部１４３により受部１４４の内側において軸中心方向に案内される。このため、コイルばね１５は、容易に移動部材１４の受部１４４に配置することができる。さらに、移動部材１４の導入部１４３は、一部に開口を有している。そのため、コイルばね１５は、この開口から導入部１４３に入れることができるため、さらに作業がし易い。
【００２９】
なお、上記実施形態では、弾性部材としてコイルばね１５を用いたが、これに限らず、例えば板ばねなど他の種類のばねを用いてもよい。また、コイルばね１５は、完全に磁性体で形成するのではなく、非磁性の材料を含んでいても良い。つまり、例えば磁性体で形成したコイルばね１５にメッキ処理や塗装などにより非磁性の材料を被覆したり、非磁性体で形成したコイルばね１５の上端に磁性体の部材を取り付けた構成としてもよい。
また、上記実施形態では、検出手段として磁気抵抗素子１７を用いた。しかし、検出手段は、永久磁石１６の移動による磁界の変化を検出すればよく、磁気抵抗素子１７に代えてホール素子などを用いてもよい。
さらに、操作軸部材１３と移動部材１４とは別体にしたが、一体に形成してもよい。
そして、上記実施形態は、車両のストップランプに用いるスイッチ装置を示したが、これに限らず、車両以外に用いるスイッチ装置としても広く適用することができる。
そのほか、本発明は上記しかつ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１０はスイッチ装置、１２は下ケース（収容部材）、１４は移動部材、１５はコイルばね（弾性部材）、１６は永久磁石、１７は磁気抵抗素子（検出手段）、１４４は受部を示す。
【図１】
0005571535.tif 000002
【図２】
0005571535.tif 000003
【図３】
0005571535.tif 000004
【図４】
0005571535.tif 000005