(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースへのスイッチ取付用のフランジを備えたパッケージと、前記パッケージ内に収容され所定の中心軸線の回りに回転する磁性材からなる被検出部を検出する検出部とを備えた近接スイッチであって、
前記検出部は、前記被検出部の回転位置によって変化する磁界を形成する断面コ字状のマグネット、及び前記磁界の変化を独立して検出する１対の磁気センサを有し、前記１対の磁気センサが前記中心軸線の方向に並列して配置され、
前記フランジは、前記１対の磁気センサの出力が同一の出力となるよう前記パッケージの前記ケースへの取り付け位置を規定するねじ挿通孔が設けられている
近接スイッチ。
【請求項２】
前記フランジは、前記検出部を封止する円筒状のパッケージに設けられ、前記パッケージの中心軸線から偏心する部位にスイッチ取付用のねじを挿通させるねじ挿通孔を有する請求項１に記載の近接スイッチ。
【請求項３】
前記検出部は、前記マグネットが前記１対の磁気センサ間に介在する１対のマグネット端部からマグネット中央部にわたって形成された凹部を有する請求項１又は２に記載の近接スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の接近の有無を検知する近接スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、手動変速機を搭載した車両には、運転者による操作レバーの操作に基づいて変速機のギヤ段を変更するシフト装置が配置されている。
【０００３】
従来、この種のシフト装置には、車両の各種制御を実行するために、操作レバーの操作位置がニュートラル位置であるか否かを検出するためのニュートラル検出スイッチを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ニュートラル検出スイッチは、操作レバーのニュートラル位置への操作によるシャフトの回転によってその被検出部が対向する検出部、及びこの検出部を樹脂封止するパッケージを有するパッケージスイッチによって形成されている。
【０００５】
検出部は、被検出部の回転位置によって変化する磁界を形成するマグネット、及びマグネットによる磁界の変化を検出する１対の磁気センサを有している。
【０００６】
マグネットは、３方に開口する凹部を有する断面コ字状の磁石によって形成されている。１対の磁気センサは、センサ実装用の基板上に互いに並列して配置され、センサ実装用の基板の一部と共に樹脂封止してなるパッケージセンサによって形成されている。パッケージセンサは、その一部がマグネットの凹部内に収容されている。
【０００７】
パッケージは、外周面にねじ部を有し、このねじ部を介してシフト装置（変速機）のケースに取り付けられ、全体が円柱状のプラスチックによって形成されている。
【０００８】
シャフトは、検出部側に突出する被検出部としての凸部を有し、操作レバーの操作によって回転・移動する磁性部材によって形成されている。
【０００９】
そして、ニュートラル検出スイッチは、操作レバーの操作によって凸部が回転すると、マグネットにより形成される磁界が検出部と凸部との間の距離の変化によって変化するため、この変化に基づいて操作レバーの操作位置がニュートラル位置であるか否かを検出するように構成されている。
【００１０】
以上の構成により、操作レバーの操作位置がニュートラル位置である場合には凸部が検出部の中立位置に対向する位置となるため、操作レバーの操作位置がニュートラル位置である旨が検出される。
【００１１】
一方、操作レバーの操作位置がニュートラル位置以外の位置である場合には凸部が検出部の中立位置に対向しない位置となるため、操作レバーの操作位置がニュートラル位置でない旨が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２０６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来の近接スイッチによると、信号を２出力とし、冗長性をもたせるためには複数のスイッチを必要とする。この結果、部品点数が嵩み、コスト高になるばかりか、スイッチ全体が大型化及び重量化するという問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、部品点数を削減することができ、もってコストの低廉化及びスイッチ全体の小型化，軽量化を図ることができる二重系の出力を備えた近接スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）の近接スイッチを提供する。
【００１６】
（１）ケースへのスイッチ取付用のフランジを備えたパッケージと、前記パッケージ内に収容され所定の中心軸線の回りに回転する磁性材からなる被検出部を検出する検出部とを備えた近接スイッチであって、前記検出部は、前記被検出部の回転位置によって変化する磁界を形成する断面コ字状のマグネット、及び前記磁界の変化を独立して検出する１対の磁気センサを有し、前記１対の磁気センサが前記中心軸線の方向に並列して配置され、前記フランジは、前記１対の磁気センサの出力が同一の出力となるよう前記パッケージの前記ケースへの取り付け位置を規定するねじ挿通孔が設けられている近接スイッチ。
【００１７】
（２）上記（１）に記載の近接スイッチにおいて、前記フランジは、前記検出部を封止する円筒状のパッケージに設けられ、前記パッケージの中心軸線から偏心する部位にスイッチ取付用のねじを挿通させるねじ挿通孔を有する。
【００１８】
（３）上記（１）又は（２）に記載の近接スイッチにおいて、前記検出部は、前記マグネットが前記１対の磁気センサ間に介在する１対のマグネット端部からマグネット中央部にわたって形成された凹部を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、二重系の出力を備え、部品点数を削減することができ、コストの低廉化及びスイッチ全体の小型化，軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る近接スイッチが搭載される車両のシフト装置を示す斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る近接スイッチが搭載される車両の手動変速機を示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る近接スイッチを説明するために示す斜視図。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接スイッチの検出部を説明するために示す正面図と側面図。（ａ）は正面図を、また（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図６】本発明の実施の形態に係る近接スイッチのマグネットを説明するために示す斜視図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接スイッチにおける回路基板の回路構成を示す回路図。（ａ）は一方の磁気センサを、また（ｂ）は他方の磁気センサをそれぞれ示す。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接スイッチにおいて、操作レバーが中立位置以外の位置に配置された場合の被検出部の回転位置を示す正面図と磁界の様子を模式的に示す側面図。（ａ）は正面図を、また（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接スイッチにおいて、操作レバーが中立位置に配置された場合の被検出部の回転位置を示す正面図と磁界の様子を模式的に示す側面図。（ａ）は正面図を、また（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接スイッチにおいて、１対の磁気センサに印加される磁気ベクトルの向きの変化を模式的に示す正面図。（ａ）は一方の磁気センサを、また（ｂ）は他方の磁気センサをそれぞれ示す。
【図１１】本発明の実施の形態に係る近接スイッチの検出部に対応する被検出部の回転角と１対の磁気センサの出力電圧との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[実施の形態]
（シフト装置の構成）
図１はシフト装置の全体を示す。図１に示すように、シフト装置２００は、ケースパネル２０２及び操作レバー２１０を備え、自動車（図示せず）内に配置されている。
【００２２】
ケースパネル２０２には、操作レバー２１０を案内する案内溝２０１が設けられている。案内溝２０１は、ｙ軸方向に延びる溝２０１ａ〜２０１ｃ、及びこれら溝２０１ａ〜２０１ｃの中央部分をそれぞれ連結するようにしてｘ軸方向に延びる溝２０１ｄによって形成されている。
【００２３】
操作レバー２１０は、案内溝２０１に移動可能に挿通されている。これにより、運転者により操作レバー２１０が溝２０１ａ〜２０１ｃの両端部にそれぞれ操作されると、手動変速機のギヤ段が「１速」，「２速」，「３速」，「４速」，「５速」及び「リバース（Ｒ）」に対応したそれぞれの状態となる。また、操作レバー２１０が溝２０１ｄに操作されたとすると、手動変速機のギヤ段が「ニュートラル（Ｎ）」に対応した状態となる。
【００２４】
シフト装置２００には、操作レバー２１０の操作位置がニュートラル位置であるか否かを検出するための近接スイッチとしてのニュートラル検出スイッチが配置されている。ニュートラル検出スイッチの詳細については後述する。
【００２５】
（手動変速機の構成）
次に、手動変速機につき、図２を用いて説明する。図２は自動車の手動変速機を示す。図２に示すように、手動変速機３００は、操作レバー２１０（図１に示す）のｘ軸方向及びｙ軸方向の移動に連動してそれぞれ作動するセレクトレバー３０１及びシフトレバー３０２を有し、自動車に搭載されている。
【００２６】
セレクトレバー３０１は、手動変速機３００の変速機ケース３０７の外側にブラケット３０３を介して回転可能に支持されている。セレクトレバー３０３の一方側端部にはセレクトケーブル３０１ａを介して操作レバー２１０が、またその他方側端部にはシフトレバー３０２がそれぞれ連結されている。
【００２７】
シフトレバー３０２は、操作レバー２１０にシフトケーブル３０２ａを介して、またチェンジシャフト３０４の上方端部にそれぞれ連結されている。
【００２８】
チェンジシャフト３０４は、変速機ケース３０７にその中心軸線ｍ１を中心に回転可能に、かつ中心軸線ｍ１に沿って移動可能に支持され、全体が磁性材によって形成されている。
【００２９】
これにより、運転者によって操作レバー２１０がｘ軸方向に操作されたとすると、セレクトケーブル３０１ａを介してセレクトレバー３０１が図中の矢印Ｓ１０，Ｓ１１方向に回転し、この回転に伴いチェンジシャフト３０４が中心軸線ｍ１に沿った図中の矢印Ｓ２０，Ｓ２１方向に移動する。
【００３０】
また、運転者によって操作レバー２１０がｙ軸方向に操作されたとすると、シフトケーブル３０２ａを介してシフトレバー３０２が図中の矢印Ｔ１０，Ｔ１１方向に回転し、この回転に伴いチェンジシャフト３０４が中心軸線ｍ１の回りの矢印Ｔ２０，Ｔ２１方向に回転する。
【００３１】
そして、チェンジシャフト３０４の矢印Ｓ２０，Ｓ２１方向への移動、及び矢印Ｔ２０，Ｔ２１方向への回転に伴い自動車の同期装置（図示せず）が作動し、手動変速機３００のギヤ段が変更される。
【００３２】
チェンジシャフト３０４の軸線方向中間部位には、その外周面に突出する被検出部としての凸部３１０が一体に設けられている。これにより、凸部３１０がチェンジシャフト３０４と一体となって矢印Ｓ２０，Ｓ２１方向に移動するとともに、矢印Ｔ２０，Ｔ２１方向に回転する。
【００３３】
凸部３１０の近傍には、凸部３１０を検出する検出部１２１を備えたニュートラル検出スイッチ１２０が配置されている。
【００３４】
（ニュートラル検出スイッチの全体構成）
次に、ニュートラル検出スイッチ１２０につき、図３〜図７を用いて説明する。図３はニュートラル検出スイッチの全体を示す。図４はニュートラル検出スイッチの要部を示す。図５（ａ）及び（ｂ）は検出部を示す。図６はマグネットを示す。図７（ａ）及び（ｂ）は回路基板の回路構成を示す。図３に示すように、ニュートラル検出スイッチ１２０は、上述した検出部１２１の他に、検出部１２１を覆うパッケージ１２２を備えている。
【００３５】
（検出部１２１の構成）
検出部１２１は、バイアス磁石１４０及び１対の磁気抵抗効果センサ（ＭＲセンサ）１３１，１３２を有し、パッケージ１２２によって樹脂封止されている。
【００３６】
バイアス磁石１４０は、図４、図５（ａ），（ｂ）及び図６に示すように、凸部３１０の回転位置によって変化するバイアス磁界を形成する断面コ字状のマグネットからなり、１対のＭＲセンサ１３１，１３２を実装する外部接続用リード付きのセンサ実装部材１３０を介して２つの内面１４１ａ，１４１ｂが対向する凹部１４１を有し、チェンジシャフト３０４（図３に示す）の側方に配置されている。そして、バイアス磁石１４０は、凹部１４１を形成する領域がＮ極とされ、凹部１４１を形成する領域と反対側の領域がＳ極とされている。
【００３７】
また、バイアス磁石１４０は、断面Ｌ字状のマグネットエレメント１４０ａ及び断面Ｉ字状のマグネットエレメント１４０ｂによって形成されている。バイアス磁石１４０としては、例えばネオジウム（Ｎｄ）系の希土類磁石が用いられる。
【００３８】
バイアス磁石１４０の形成は、断面Ｌ字状のマグネット素材及び断面Ｉ字状のマグネット素材（共に図示せず）を一体化して断面コ字状のマグネット形成用部材（図示せず）を形成した後、このマグネット形成用部材に着磁処理を施すことにより行われる。
【００３９】
本実施の形態では、断面コ字状のバイアス磁石１４０が２つのマグネットエレメント１４０ａ，１４０ｂによって形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のマグネットエレメントによって断面コ字状のバイアス磁石を形成してもよく、また単一のバイアス磁石によって形成しても勿論よい。
【００４０】
凹部１４１は、１対のＭＲセンサ１３１，１３２間に介在する１対のマグネット端部からマグネット中央部にわたって形成されている。
【００４１】
センサ実装部材１３０は、板厚方向が凸部３１０の回転軌跡ｃとその法線ｎとの交点Ｐにおける接線方向ｔに沿った方向となる位置に配置されている。
【００４２】
１対のＭＲセンサ１３１，１３２は、それぞれが法線ｎに対して線対称となる態様で互いに中心軸線ｍ１の方向に沿って並列し、かつセンサ実装部材１３０の長手方向の両端部から若干中央部寄りに配置されている。これにより、チェンジシャフト３０４の矢印Ｔ２０，Ｔ２１（図２に示す）方向への回転に伴い凸部３１０が矢印Ｔ２０，Ｔ２１方向に回転した場合であっても１対のＭＲセンサ１３１，１３２の出力電圧Ｖａ，Ｖｂ（図７に示す）を等しくすることが可能である。
【００４３】
一方のＭＲセンサ１３１は図７（ａ）に示すように４つの磁気抵抗素子１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄが、また他方のＭＲセンサ１３２は図７（ｂ）に示すように４つの磁気抵抗素子１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄがそれぞれフルブリッジ接続された回路としてセンサ実装部材１３０上に形成されている。
【００４４】
１対のＭＲセンサ１３１，１３２は、各磁気抵抗素子１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄの抵抗値がバイアス磁石１４０によるバイアス磁界の磁気ベクトルの向きに応じて変化することにより、出力電圧Ｖａ，Ｖｂがそれぞれ変化する。１対のＭＲセンサ１３１，１３２には電圧Ｖｃｃが印加される。
【００４５】
（パッケージ１２２の構成）
パッケージ１２２は、図３及び図４に示すように、スイッチ取付用のフランジ１２２ａを有し、フランジ１２２ａを介して変速機ケース３０７に取り付けられ、全体が凸部３１０の回転軌跡ｃの法線ｎを中心軸線とするプラスチックからなる円柱部材によって形成されている。そして、パッケージ１２２は、検出部１２１を樹脂封止するように構成されている。
【００４６】
また、パッケージ１２２は、凸部３１０が回転位置Ｐ２に位置したときに、すなわち操作レバー２１０（図１に示す）がニュートラル位置に操作されたときに凸部３１０の先端面にパッケージ端面が対向する位置に配置されている。
【００４７】
フランジ１２２ａには、パッケージ１２２の中心軸線から偏心する位置に中心軸線をもつねじ挿通孔１２２ｂが設けられている。これにより、手動変速機３００（図２に示す）の変速機ケース３０７に対するニュートラル検出スイッチ１２０の取り付けが、ねじ挿通孔１２２ｂに取付ねじ（図示せず）を挿通させて変速機ケース３０７にねじ止めして行われる。このため、ニュートラル検出スイッチ１２０が取付ねじによって変速機ケース３０７に取り付けられると、ニュートラル検出スイッチ１２０は変速機ケース３０７に対して回転しない構造となるため、ＭＲセンサ１３１，１３２の出力を同一の出力とし、これら両出力を二重系として冗長性をもつことができる。
【００４８】
（ニュートラル検出スイッチ１２０の動作）
本実施の形態に示すニュートラル検出スイッチ１２０において、操作レバー２１０の操作位置がニュートラル位置である場合には、従来のニュートラル検出スイッチと同様に、凸部３１０が検出部１２１の中立位置に対向する位置となるため、操作レバー２１０の操作位置がニュートラル位置である旨が検出される。
【００４９】
一方、操作レバー２１０の操作位置がニュートラル位置以外の位置である場合には、凸部３１０が検出部１２１の中立位置に対向しない位置となるため、操作レバー２１０の操作位置がニュートラル位置でない旨が検出される。
【００５０】
次に、凸部３１０が回転位置Ｐ３に位置している状態から回転位置Ｐ２に向けて回転した際のＭＲセンサ１３１，１３２の出力電圧Ｖａ，Ｖｂの変化態様につき、図８〜図１１を用いて説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は操作レバーが中立位置以外の位置に配置された場合の被検出部の回転位置と磁界の様子とを示す。図９（ａ）及び（ｂ）は操作レバーが中立位置に配置された場合の被検出部の回転位置と磁界の様子とを示す。図１０（ａ）及び（ｂ）は１対の磁気センサに印加される磁気ベクトルの向きの変化を示す。図１１は検出部に対応する被検出部の回転角と１対の磁気センサの出力電圧との関係を示す。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、凸部３１０が回転位置Ｐ３に位置している状態から回転位置Ｐ２に向けて回転したとすると、バイアス磁石１４０により形成されるバイアス磁界が凸部３１０に引き寄せられるように変化する。具体的には、図８（ｂ）に示すように、凸部３１０が回転位置Ｐ２に達する直前の回転位置Ｐ１０に達した時点でバイアス磁界が全体的に凸部３１０の側に僅かに引き寄せられるように変化する。各ＭＲセンサ１３１，１３２に印加される磁気ベクトルＭＶ１０，ＭＶ２０は凸部３１０の側に若干指向される。
【００５２】
従って、磁気ベクトルＭＶ１０，ＭＶ２０は、基準方向ＭＶ１０ｂ，ＭＶ２０ｂとなす角度θａ，θｂが大きくなる方向にそれぞれ変化する。
【００５３】
その後、凸部３１０が回転位置Ｐ２まで回転したとする。この場合、図９（ａ）に示すように、バイアス磁石１４０により形成されるバイアス磁界は凸部３１０の側に引き寄せられたままの状態となるが、磁気ベクトルＭＶ１０，ＭＶ２０は凸部３１０が回転位置Ｐ１０に達した時点と比較するとそれぞれ若干変化する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、ＭＲセンサ１３１，１３２に対して凸部３１０が図８（ｂ）に示した状態よりも接近するようになるため、磁気ベクトルＭＶ１０，ＭＶ２０は凸部３１０の側に引き寄せられる方向に、すなわち基準方向ＭＶ１０ｂ，ＭＶ２０ｂとなす角度θａ，θｂがそれぞれ大きくなる方向に指向される。
【００５４】
従って、凸部３１０が回転位置Ｐ３から回転位置Ｐ２へと変化した際には、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、磁気ベクトルＭＶ１０，ＭＶ２０は基準方向ＭＶ１０ｂ，ＭＶ２０ｂとなす角度θａ，θｂが大きくなる方向にそれぞれ変化する。
【００５５】
図１１に示すように、凸部３１０が回転位置Ｐ３から回転位置Ｐ２まで変化したとすると、ＭＲセンサ１３１の出力電圧Ｖａはその回路の中点電位（Ｖｃｃ／２）よりも小さい値Ｖａ３１から徐々に増加していき、中点電位（Ｖｃｃ／２）よりも若干大きい値Ｖａ３２となるように変化する。一方、ＭＲセンサ１３２の出力電圧Ｖｂはその回路の中点電位（Ｖｃｃ／２）よりも若干小さい値Ｖｂ３２となるように変化する。
【００５６】
〔実施の形態の効果〕
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５７】
ニュートラル検出スイッチ１２０は変速機ケース３０７に対して回転しない構造となるため、ＭＲセンサ１３１，１３２の出力を同一の出力とし、これら両出力を二重系として冗長性をもつことができる。これにより、冗長性をもたせるために従来のようには複数のスイッチを必要とせず、部品点数を削減してコストの低廉化及びスイッチ全体の小型化，軽量化を図ることができる。
【００５８】
以上、本発明の近接スイッチを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００５９】
（１）上記実施の形態では、バイアス磁石１４０において、凹部１４１を形成する領域がＮ極とされ、凹部１４１を形成する領域と反対側の領域がＳ極とされている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、凹部を形成する領域をＳ極とし、凹部を形成する領域と反対側の領域をＮ極としてもよい。
【００６０】
（２）上記実施の形態では、近接スイッチをニュートラル検出スイッチ１２０として車両のシフト装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば車両のヘッドライトのオン，オフなど各種車載機器のスイッチングを操作するレバースイッチ装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１２０…ニュートラル検出スイッチ、１２１…検出部、１２２…パッケージ、１２２ａ…フランジ、１２２ｂ…ねじ挿通孔、１３０…センサ実装部材、１３１…ＭＲセンサ、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ…磁気抵抗素子、１３２…ＭＲセンサ、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ…磁気抵抗素子、１４０…バイアス磁石、１４０ａ，１４０ｂ…マグネットエレメント、１４０ｃ，１４０ｄ…マグネット素材、１４１…凹部、１４１ａ，１４１ｂ…内面、２００…シフト装置、２０１…案内溝、２０１ａ〜２０１ｄ…溝、２０２…ケースパネル、２１０…操作レバー、３００…手動変速機、３０１…セレクトレバー、３０１ａ…セレクトケーブル、３０２…シフトレバー、３０２ａ…シフトケーブル、３０３…ブラケット、３０４…チェンジシャフト、３０７…変速機ケース、３１０…凸部
【図１】
0005485794.tif 000002
【図２】
0005485794.tif 000003
【図３】
0005485794.tif 000004
【図４】
0005485794.tif 000005
【図５】
0005485794.tif 000006
【図６】
0005485794.tif 000007
【図７】
0005485794.tif 000008
【図８】
0005485794.tif 000009
【図９】
0005485794.tif 000010
【図１０】
0005485794.tif 000011
【図１１】
0005485794.tif 000012