(57)【要約】【課題】  シールドケースを必要としないで、外乱磁気に影響されず高い精度で位置検出できる磁気スイッチとする。【解決手段】  断面が中抜きの逆Ｌ字形をなす第１の枠体２０と断面が中抜きのＬ字形をなす第２の枠体３０を前後に並べ、それぞれの底壁に形成したギャップＧ１、Ｇ２が並んだギャップ通路Ｔに、ホール素子１２を臨ませて変位可能とする。第１の枠体２０と第２の枠体３０に共通に延びた磁石２１により、ギャップＧ１とＧ２には互いに逆向きの磁束が流れるので、第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界位置でホール素子１２の出力が変化して、位置検出できる。外乱磁気はギャップ通路Ｔをバイパスして第１、第２の枠体を通り抜けるので、ギャップ通路Ｔにおける磁束状態に影響を与えない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のギャップを挟んで互いに端面が対向する第１の対向ブロック部と、各第１の対向ブロック部の前記対向する側とは反対側の間を接続する第１のヨーク部とを備えて、第１の回路を形成する第１の枠体と、
第２のギャップを挟んで互いに端面が対向する第２の対向ブロック部と、各第２の対向ブロック部の前記対向する側とは反対側の間を接続する第２のヨーク部とを備えて、第２の回路を形成する第２の枠体とを、
前記第１のギャップと第２のギャップが順次に並んでギャップ通路を形成するように配置し、
前記第１の回路内に第１の磁石を設けて、
前記第１のギャップに磁束を流し、第２のギャップとは異なる磁束状態とする構成としたことを特徴とするマグネット構造体。
【請求項２】
前記第２のギャップに第１のギャップにおける磁束と逆向きの磁束を流すように前記第２の回路内に第２の磁石を設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネット構造体。
【請求項３】
前記第１の磁石と第２の磁石は一体の単一磁石であって、前記第１の枠体の第１のヨーク部と第２の枠体の第２のヨーク部に共通に設けられ、
前記第１の枠体と第２の枠体の並び方向に見たとき、前記第１のヨーク部は前記単一磁石のＮ極を前記第１の対向ブロック部の前記ギャップ通路を挟んだ一方の側に接続するとともに、Ｓ極を前記第１の対向ブロック部の前記ギャップ通路を挟んだ他方の側に接続し、
前記第２のヨーク部は前記単一磁石のＮ極を前記第２の対向ブロック部の前記ギャップ通路を挟んだ前記他方の側に接続するとともに、Ｓ極を前記第２の対向ブロック部の前記ギャップ通路を挟んだ前記一方の側に接続していることを特徴とする請求項２記載のマグネット構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のマグネット構造体と、
該マグネット構造体の前記ギャップ通路内に臨ませ、前記第１の枠体と第２の枠体の並び方向にそって前記マグネット構造体に対して相対移動可能に配置したホール素子とを有し、
前記第１の枠体と第２の枠体の境界位置を検出して、検出信号を出力することを特徴とする磁気スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子を用いた磁気スイッチのためのマグネット構造体、およびこれを用いた磁気スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のストップランプスイッチとして、接点摺動式のものがあるが、この方式では異物による接点接触障害にる動作不良や、接点のこすれによる異音の発生があるので、その対策として、ホール素子を用いた磁気スイッチによる無接点方式のスイッチが提案されている。
このような無接点方式のスイッチの例が、例えば特開２００２−８１９０３号公報に開示されている。この例では、磁石とホール素子の相対的な位置変位による磁界角度に応じてホール素子の出力が変化することから、相対位置が検出され、ホール素子の出力が所定の相対位置に対応する所定値になったときにオンまたはオフのスイッチ信号を出力するように構成することができる。
【特許文献１】特開２００２−８１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の無接点方式スイッチでは、スイッチが外部の磁気に曝されたとき、その外乱磁気がスイッチ内部の磁石による磁気を上回るような場合には、ホール素子の出力が正しく所定位置に対応しなくなって検出精度が低下し、場合によっては誤作動のおそれがあった。
そこで、外乱磁気の影響を避けるために、シールドケース内に磁石、ホール素子を収納する対策も考えられるが、それでは部品が増大してコスト高となり、サイズも大型化するという問題がある。
【０００４】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、新たなシールドケースを必要としないで、外乱磁気に影響されず高い精度で位置検出してスイッチ信号の出力を可能とするマグネット構造体およびこれを用いた磁気スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１のギャップを挟んで互いに端面が対向する第１の対向ブロック部と、各第１の対向ブロック部間を接続するヨーク部とを備えて、第１の回路を形成する第１の枠体と、第２のギャップを挟んで互いに端面が対向する第２の対向ブロック部と、各第２の対向ブロック部間を接続するヨーク部とを備えて、第２の回路を形成する第２の枠体とを、第１のギャップと第２のギャップが順次に並んでギャップ通路を形成するように配置するとともに、第１の回路内には第１の磁石を設けて、第１のギャップに磁束を流し、第２のギャップとは異なる磁束状態とする構成のマグネット構造体とした。
また、マグネット構造体のギャップ通路にホール素子を臨ませて相対移動可能に配置することにより、第１の枠体と第２の枠体の境界位置を検出して、検出信号を出力する磁気スイッチとすることができる。
【発明の効果】
【０００６】
第１の枠体では第１の対向ブロック部が集磁部として磁束を第１のギャップに絞るとともに、たとえば磁束０（ゼロ）などにした第２のギャップとは異なる磁束状態となっているので、ホール素子をギャップ通路に臨ませて移動させると、第１のギャップの長さ範囲内に位置しているときと第２のギャップの長さ範囲内に位置しているときとでホール素子の出力が変化し、その境界位置を検出することができる。
また、外乱磁気に曝された場合には、その磁気は第１の枠体や第２の枠体の各ヨーク部を通って、第１のギャップおよび第２のギャップはバイパスして抜けるので、ギャップ通路における磁束状態に影響を与えず、したがって外乱磁気に影響されずに高い精度で位置検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、車両のストップランプスイッチに適用した第１の実施例の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２は、マグネット構造体の断面を示し、（ａ）は図１の（ｂ）におけるＡ−Ａ部、（ｂ）は図１の（ｂ）におけるＢ−Ｂ部をそれぞれ示している。
ストップランプスイッチ１０は、主要素としてマグネット構造体１６と、ホール素子１２とからなっている。マグネット構造体１６は、後述するようにブラケット１８、１９により車体固定側に固定されており、ホール素子１２は支持基板１３に支持されてリンク１５を介して図示しないブレーキペダルに連結されており、ガイド１１にそってマグネット構造体１６に関連させて移動可能となっている。支持基板１３には出力回路が設けられている。
マグネット構造体１６は、それぞれ磁性体からなる第１の枠体２０と第２の枠体３０を前後に接して並べ、磁石２１が各枠体の全長にわたって延びている。
【０００８】
とくに図２に示すように、第１の枠体２０の断面は中抜きの逆Ｌ字形をなし、第２の枠体３０の断面は同じく中抜きで第１の枠体２０に対して左右対称のＬ字形をなしている。そして、逆Ｌ字形およびＬ字形の各縦片の一方の壁は、各断面における幅方向中央に位置して中央壁２２、３２を形成し、磁石２１は当該各中央壁２２、３２に割り込ませて設けられている。磁石２１はそのＮおよびＳ極を中央壁２２、３２のそれぞれ上下方向に整合させてある。
【０００９】
第１の枠体２０における逆Ｌ字形の下辺の底壁は、その幅方向中央を切り欠いて形成したギャップＧ１を挟んで、互いに端面が対向する対向ブロック部２５ａ、２５ｂを形成している。対向ブロック部２５ａ、２５ｂは互いの対向面が同一形状で整合しており、中央壁２２に割り込ませた磁石２１による磁束をギャップＧ１においてほぼ上記対向面のサイズに絞る集磁部を形成している。
【００１０】
対向ブロック部２５ａの外方端は、逆Ｌ字形の縦片の他方の壁である側壁２４、頂壁２３、中央壁２２、逆Ｌ字形の下辺の上壁２７および下辺の端壁２６からなるヨークＹ１を介して、対向ブロック部２５ｂの外方端に接続している。
対向ブロック部２５ａ、２５ｂとヨークＹ１とで１つの回路を形成し、この回路中に、ここでは中央壁２２に磁石２１を設けることにより、この回路はギャップＧ１への集磁回路となる。
【００１１】
第２の枠体３０におけるＬ字形の下辺の底壁も、その幅方向中央を切り欠いて形成したギャップＧ２を挟んで、互いに端面が対向する対向ブロック部３５ａ、３５ｂを形成している。対向ブロック部３５ａ、３５ｂも互いの対向面が同一形状で整合しており、磁石２１の中央壁３２割り込み部分による磁束をギャップＧ２においてほぼ上記対向面のサイズに絞る集磁部を形成している。
【００１２】
対向ブロック部３５ａの外方端は、Ｌ字形の下辺の端壁３６、下辺の上壁３７、中央壁３２、頂壁３３および側壁３４からなるヨークＹ２を介して、対向ブロック部３５ｂの外方端に接続している。
対向ブロック部３５ａ、３５ｂとヨークＹ２とで１つの回路を形成し、この回路中に、ここでは中央壁３２に磁石２１を設けることにより、この回路はギャップＧ２への集磁回路となる。
第１の枠体２０はその対向ブロック部２５ａ、２５ｂにおいてブラケット１８により固定側に固定され、第２の枠体３０はその対向ブロック部３５ａ、３５ｂにおいてブラケット１９により固定側に固定されている。
【００１３】
ギャップＧ１とギャップＧ２は整合して、一直線状のギャップ通路Ｔとなっている。
このギャップ通路Ｔ（Ｇ１、Ｇ２）内に臨ませてホール素子１２が配置される。ホール素子１２は磁極を判別可能である。
支持基板１３に支持されたホール素子１２は、マグネット構造体１６の長手方向（第１の枠体２０と第２の枠体３０を連ねた方向）に延びるガイド１１にそって支持基板１３が移動することによって、ギャップ通路Ｔにそって相対的に変位する。支持基板１３はリンク１５を介して前述のようにブレーキペダル側に連結され、ブレーキペダルが所定の踏み量となったときに、ホール素子１２がギャップＧ１とギャップＧ２の境界、すなわち第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界に位置するように予め設定される。
【００１４】
第１の枠体２０と第２の枠体３０は前述のとおりそれぞれ対向ブロック部とヨークとで集磁回路を形成しており、第１の枠体２０では、図２の（ａ）に矢示ｒａで示すように、磁石２１から中央壁２２を上り、逆Ｌ字形の頂点を回って側壁２４を通り、対向ブロック部２５ａ、２５ｂ、逆Ｌ字形の下辺の上壁２７を経て磁石２１に戻る磁路が形成される。したがって、ギャップＧ１では対向ブロック部２５ａから対向ブロック部２５ｂ方向へ磁束が流れる。
一方、第２の枠体３０では、図２の（ｂ）に矢示ｒｂで示すように、磁石２１から中央壁３２を上り、Ｌ字形の頂点を回って側壁３４を通り、対向ブロック部３５ｂ、３５ａ、Ｌ字形の下辺の上壁３７を経て磁石２１に戻る磁路が形成される。したがって、ギャップＧ２では第１の枠体２０におけるのとは反対に対向ブロック部３５ｂから対向ブロック部３５ａ方向へ磁束が流れる。
【００１５】
以上の構成により、本実施例では次のように動作する。
まず、ホール素子１２が第１の枠体２０の長さ範囲内に位置しているときは、ホール素子１２はその範囲内の位置にかかわらず対向ブロック部２５ａから対向ブロック部２５ｂ方向へ流れる磁束に曝されて一定の出力を発生する。また、ホール素子１２が第２の枠体３０の長さ範囲内に位置しているときは、ホール素子１２はその範囲内の位置にかかわらず反対方向に対向ブロック部３５ａから対向ブロック部３５ｂ方向へ流れる磁束に曝されて、ホール素子１２が第１の枠体２０の長さ範囲内に位置しているときとは異なる一定の出力を発生する。
【００１６】
したがって、ホール素子１２がギャップＧ間を第１の枠体２０から第２の枠体３０にかけて移動していくと、第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界において磁気の向きが逆転する。ホール素子１２は磁極を判別可能であるから、すなわち磁気の向きに反応して、常に上記境界で出力が変化する。これにより、ホール素子１２は当該境界位置を検出して検出信号を出力し、これに基き、支持基板の出力回路がオンまたはオフのスイッチ信号を出力する。
【００１７】
本実施例は以上のように構成され、マグネット構造体１６は、ギャップＧ１を挟んで互いに端面が対向する対向ブロック部２５ａ、２５ｂと、この対向ブロック部間を結ぶヨークＹ１とを備えて第１の回路を形成する第１の枠体２０と、ギャップＧ２を挟んで互いに端面が対向する対向ブロック部３５ａ、３５ｂと、この対向ブロック部間を接続するヨークＹ２とを備えて第２の回路を形成する第２の枠体３０とを、ギャップＧ１とギャップＧ２が順次に並んでギャップ通路Ｔを形成するように配置し、第１の回路と第２の回路内に磁石２１を設けて、ギャップＧ１とギャップＧ２の磁束の状態が異なるように、すなわち磁束の向きが互いに逆となるように構成した。
これにより、第１の回路は対向ブロック部２５ａ、２５ｂを集磁部とする集磁回路として機能し、第２の回路は対向ブロック部３５ａ、３５ｂを集磁部とする集磁回路として機能し、ギャップＧ１とギャップＧ２にそれぞれ互いに異なる磁束状態を生じているので、ギャップ通路Ｔ内に臨ませて相対移動可能に配置したホール素子１２は、第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界位置を高精度に検出する。
したがって、ストップランプスイッチは、ブレーキペダルの所定の踏み量を第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界位置に対応させることにより、上記所定の踏み量位置で安定したスイッチ信号を出力できる。
【００１８】
また、外乱磁気に曝された場合には、図３に矢示で示すように、その磁気を第１の枠体２０のヨークＹ１や第２の枠体３０のヨークＹ２がギャップＧ１、Ｇ２をバイパスして通過させるので、別途シールドケースなどを設けなくてもギャップ通路Ｔにおける磁束状態に影響を受けない。
【００１９】
なお、上記実施例では第１の枠体２０と第２の枠体３０が互いに接して並べられたものとしたが、ブレーキペダルの踏み量が所定の範囲内に入ったことを検出したい場合には、当該所定範囲に対応するホール素子１２の相対移動距離分だけ第１の枠体２０と第２の枠体３０を離間させて並べればよい。
【００２０】
つぎに、図４は第２の実施例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図５は、マグネット構造体の断面を示し、（ａ）は図４の（ｂ）におけるＣ−Ｃ部、（ｂ）は図４の（ｂ）におけるＤ−Ｄ部をそれぞれ示している。
マグネット構造体１６Ａは、それぞれ磁性体からなる第１の枠体４０と第２の枠体５０を前後に並べて連結されている。
【００２１】
第１の枠体４０の断面は四角形で、底辺をなす底壁はその幅方向中央を切り欠いて形成したギャップＧ１を挟んで、互いに端面が対向する対向ブロック部４５ａ、４５ｂを形成している。対向ブロック部４５ａの外方端は、一方の側辺をなす側壁４４、上辺をなす上壁４３および他方の側辺をなす側壁４６からなるヨークＹ３を介して、対向ブロック部４５ｂの外方端に接続している。対向ブロック部４５ａ、４５ｂとヨークＹ３とで１つの回路を形成している。
【００２２】
上壁４３に割り込ませて磁石４１が設けられている。磁石４１はそのＮ極およびＳ極を上壁４３の左右方向に整合させてある。
これにより、対向ブロック部４５ａ、４５ｂは集磁部をなし、図５の（ａ）に矢示ｒｃで示すように、磁石４１から上壁４３を図中右へ進み、側壁４４を通り、対向ブロック部４５ａ、４５ｂ、そして側壁４６を経て上壁４３上の磁石４１に戻る集磁回路となる。したがって、ギャップＧ１では対向ブロック部４５ａから対向ブロック部４５ｂ方向へ磁束が流れる。
【００２３】
第２の枠体５０の断面も第１の枠体４０と同様の四角形で、底壁はその幅方向中央を切り欠いて形成したギャップＧ２を挟んで、互いに端面が対向する対向ブロック部５５ａ、５５ｂを形成している。対向ブロック部５５ａの外方端は、側壁５４、上壁５３および側壁５６からなるヨークＹ４を介して、対向ブロック部５５ｂの外方端に接続している。対向ブロック部５５ａ、５５ｂとヨークＹ４とで１つの回路を形成している。
ただし、第１の枠体と異なり、上壁５３には磁石を割り込ませていない。
【００２４】
マグネット構造体１６Ａでは、第１の枠体４０のギャップＧ１と第２の枠体５０のギャップＧ２は整合して一直線状のギャップ通路Ｔをなし、ギャップ通路Ｔ内に臨ませたホール素子１２がマグネット構造体１６Ａの長手方向（第１の枠体４０と第２の枠体５０を連ねた方向）に相対的に変位するように設定されている。
なお、図４に示すように、第１の枠体４０と第２の枠体５０との間には所定の間隙を設けて、第２の枠体５０が第１の枠体４０における磁束の影響を受けないようにしている。
ホール素子１２がブレーキペダル側に連結され、マグネット構造体１６Ａが車体の固定部材側に固定される点を含み、他の構成は第１の実施例と同じである。
【００２５】
ホール素子１２が第１の枠体４０の長さ範囲内に位置しているときは、ホール素子１２はその範囲内の位置にかかわらず対向ブロック部４５ａから対向ブロック部４５ｂ方向へ流れる磁束に曝されて一定の出力を発生する。また、ホール素子１２が第２の枠体５０の長さ範囲内に位置しているときは、第２の枠体５０には磁石が設けられていないので対向ブロック部間に磁束がなく、ホール素子はその範囲内の位置にかかわらず磁極に対応する出力を発生しない。
したがって、ホール素子１２がギャップ通路Ｔ内を第１の枠体４０から第２の枠体５０にかけて移動していくと、第１の枠体４０と第２の枠体５０の境界において磁束が実質０（ゼロ）になるので、ホール素子１２は常に上記境界で出力が変化する。これにより、当該境界位置を検出することができる。
【００２６】
本実施例は以上のように構成され、第１の枠体４０のギャップＧ１と第２の枠体５０のギャップＧ２にそれぞれ互いに異なる磁束状態を生じているので、前実施例と同じく、ギャップ通路Ｔ内に臨ませて相対移動可能に配置したホール素子１２は、第１の枠体２０と第２の枠体３０の境界位置を高精度に検出し、したがって、ブレーキペダルの所定の踏み量を第１の枠体４０と第２の枠体５０の境界位置に対応させることにより、上記所定の踏み量位置で安定したスイッチ信号を出力できる。
また、外乱磁気に曝された場合には、その磁気を第１の枠体４０のヨークＹ３や第２の枠体５０のヨークＹ４がギャップＧ１、Ｇ２をバイパスして通過させるので、別途シールドケースなどを設けなくてもギャップ通路における磁束状態に影響を受けない。
【００２７】
なお、本実施例では、マグネット構造体１６Ａはその第２の枠体５０に磁石を設けていないが、変形例として、第１の枠体４０と同様に上壁等に磁石を割り込ませることができる。ただしこの場合には、第２の枠体５０に設ける磁石のＮ極およびＳ極の向きを第１の枠体４０の磁石４１とは逆方向に設ける。これによって、第２の枠体５０において対向ブロック部５５ｂから対向ブロック部５５ａ方向へ流れる磁束が生じるので、ホール素子１２が移動していくと第１の枠体４０と第２の枠体５０の境界において磁気の向きが逆転する。したがって、ホール素子１２の上記境界における出力変化が大きくなり、感度が向上する。
【００２８】
なお、第１の実施例では、磁石２１を第１の枠体２０および第２の枠体３０に共通としたが、これに限定されず、互いに分離した個別の磁石を用いることもできる。その場合、磁石を設ける位置は第１の枠体２０のヨークＹ１中の中央壁２２、第２の枠体３０のヨークＹ２中の中央壁３２に限定されず、各ヨーク内の任意の位置でよく、あるいは対向ブロック部に設けてもよい。
同様に、第２の実施例においても、磁石４１の位置は上壁４３に限らず、対向ブロック部およびヨークのどこでも可能である。
【００２９】
また、実施の形態ではマグネット構造体１６、１６Ａを固定し、ホール素子１２をブレーキペダル側に連結するものとしたが、反対にホール素子を固定して、マグネット構造体の方をブレーキペダル側に連結するものとしてもよい。
さらにまた、実施の形態は車両のストップランプスイッチに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、位置検出を無接点で行なう種々の分野における磁気スイッチとして適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】マグネット構造体の断面を示す図である。
【図３】実施例の作用を示す説明図である。
【図４】第２の実施例の構成を示す図である。
【図５】マグネット構造体の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ストップランプスイッチ
１１    ガイド
１２    ホール素子
１３    支持基板
１５    リンク
１６、１６Ａ    マグネット構造体
１８、１９    ブラケット
２０、４０    第１の枠体
２１、４１    磁石
２２、３２    中央壁
２３、３３    頂壁
２４、３４、４４、４６、５４、５６    側壁
２５ａ、２５ｂ、４５ａ、４５ｂ    対向ブロック部（第１の対向ブロック部）
２６、３６    端壁
２７、３７    上壁
３０、５０    第２の枠体
３５ａ、３５ｂ、５５ａ、５５ｂ    対向ブロック部（第２の対向ブロック部）
４３、５３    上壁
Ｇ１    ギャップ（第１のギャップ）
Ｇ２    ギャップ（第２のギャップ）
Ｔ      ギャップ通路
Ｙ１、Ｙ３    ヨーク（第１のヨーク部）
Ｙ２、Ｙ４    ヨーク（第２のヨーク部）
【図１】
2006071495.tif 000003
【図２】
2006071495.tif 000004
【図３】
2006071495.tif 000005
【図４】
2006071495.tif 000006
【図５】
2006071495.tif 000007