(57)【要約】【課題】組付誤差にかかわらず、磁性体とバイアス磁石との片当たりを防止して磁気センサへ印加する磁束のバラツキを防止する近接スイッチを提供する。【解決手段】近接スイッチ１は、バイアス磁石２と、該バイアス磁石２からの印加磁束量の変化を検出する磁気センサ３とを備えている。近接スイッチ１のバイアス磁石２は、弾性材料で形成されており、磁性体７が接触する平坦面２ａを有する。平坦面２ａは、磁性体７のバイアス磁石２に接触した平坦面７ａに応じて合致するように弾性変形可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス磁石と、該バイアス磁石からの印加磁束量の変化を検出する磁気センサとを備えた近接スイッチにおいて、
前記バイアス磁石は、磁性体が接触する接触面を有し、同接触面は磁性体のバイアス磁石に接触した面に応じて合致するように変形可能であることを特徴とする近接スイッチ。
【請求項２】
前記バイアス磁石は弾性材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接スイッチ。
【請求項３】
前記バイアス磁石はゴムマグネットにより形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の近接スイッチ。
【請求項４】
前記バイアス磁石は、非磁性体により形成されたケースに、前記磁性体が接触可能な部分を露出して固定されるとともに、前記磁気センサが前記ケースに固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の近接スイッチ。
【請求項５】
前記ケース内に、該ケースの外部との接続を行うコネクタと、前記磁気センサから出力される信号を処理する処理回路とが配設されていることを特徴とする請求項４に記載の近接スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体が近づいたことを検出する近接スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、近接スイッチとして、バイアス磁界発生用磁石（以下、バイアス磁石という）と該バイアス磁石からの磁束を検出する磁気センサとを備えたものが公知である。この構成により、近接スイッチに対して磁性体が近づいたり遠ざかったりするときのバイアス磁石の磁気センサに対する印加磁束量（すなわち、磁束密度）の変化が検出され、近接スイッチに対する磁性体の位置が検出される。
【０００３】
上記の構成の近接スイッチを、例えばペダルスイッチとして用いる場合、近接スイッチは固定して配置され、磁性体はペダルと共に移動可能とされる。そして、前記磁性体が、ペダルの休止位置においては近接スイッチに近接して、近接スイッチがオフ検出する構成とし、ペダルが踏み込まれて磁性体が作動すると近接スイッチがオン検出する構成とされている（例えば、特許文献１参照。）。このような近接スイッチは、スイッチの切り換えに確実性及び迅速性が求められる場合に、好適に用いられる。
【０００４】
更に、近接スイッチのバイアス磁石と磁性体とを直接面接触するように構成し、近接スイッチに磁性体が接触しているか否かを検出するように構成したものがある。
【０００５】
このように構成した場合、近接スイッチのバイアス磁石と磁性体とが面接触するため、両者の近接のみによる場合と比較して、磁性体に誘導される磁束量が増加し、磁気センサに対する印加磁束量は減少する。そのため、近接スイッチに磁性体が接触するときとしないときとの磁気センサの検出値は大きく変化し、高精度での検出が可能となる。
【０００６】
しかし、このように構成した場合、バイアス磁石による磁気センサに対する印加磁束量のバラツキを抑えるため、近接スイッチと磁性体の組付公差を厳格に行う必要がある。
【０００７】
これは、バイアス磁石に関する磁束密度は、バイアス磁石からの距離やバイアス磁石と磁性体との距離に非常に敏感であるためである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１７２９９号公報（「０００８」、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近接スイッチと磁性体の設けられる部材とは別部材であるため、両者の組み付け誤差が生じやすい。例えば、近接スイッチと磁性体とが面接触せず、磁性体がバイアス磁石に対して一部のみが接触する片当たり状態となった場合、片当たり以外の部分ではバイアス磁石と磁性体との間にギャップが存在することになる。
【００１０】
すると、磁性体とバイアス磁石が面接触している場合に比較して、片当たり状態では、磁性体に誘導される磁束量が減少してしまい、反対に磁束センサに対する印加磁束量が増加する。
【００１１】
このため、近接スイッチのバイアス磁石と磁性体とを直接面接触するように構成した近接スイッチでは、組付誤差にかかわらず、磁気センサへ印加する磁束のバラツキを解消することが求められている。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、組付誤差にかかわらず、磁性体とバイアス磁石との片当たりを防止して磁気センサへ印加する磁束のバラツキを防止する近接スイッチを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、バイアス磁石と、該バイアス磁石からの印加磁束量の変化を検出する磁気センサとを備えた近接スイッチにおいて、前記バイアス磁石は、磁性体が接触する接触面を有し、同接触面は磁性体のバイアス磁石に接触した面に応じて合致するように変形可能であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記バイアス磁石は弾性材料により形成されていることを特徴とする。
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記バイアス磁石はゴムマグネットにより形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記バイアス磁石は、非磁性体により形成されたケースに、前記磁性体が接触可能な部分を露出して固定されるとともに、前記磁気センサが前記ケースに固定されていることを特徴とする。
【００１６】
更には、請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記ケース内に、該ケースの外部との接続を行うコネクタと、前記磁気センサから出力される信号を処理する処理回路とが配設されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を近接スイッチ及びそれを用いたペダルスイッチに具体化した実施形態を、図１乃至図９を参照して説明する。
【００１８】
〔近接スイッチ〕
先ず、近接スイッチについて説明する。
図１において、近接スイッチ１は、合成樹脂等の非磁性体により形成された円筒形状のケース６内に、バイアス磁石２と磁気センサ３とが固定され、コネクタ５及び処理回路４が配設されて構成されている。
【００１９】
なお、以下の説明において、図１に示すように、ケース６の断面方向に図中右方向をＸ軸方向といい、ケース６の長手方向である図中下方向をＹ軸方向という。また、図８に示すように、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向（図中、右方向）という。
【００２０】
バイアス磁石２は、四角柱形状の棒磁石であり、長手方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に同一線上に図中左側をＳ極、右側をＮ極としてケース６に固定されている。そして、Ｎ極からＳ極に向かう磁束線（図中、点線で図示）を有する。
【００２１】
このバイアス磁石２は、変形可能な材料で形成されている。例えば、弾性材料により形成されている。具体的には、ゴムマグネット等で形成されている。
このバイアス磁石２は、ケース６の一端側（図中下側）の開口から、平坦面２ａを露出して固定されている。平坦面２ａは、ＸＺ平面と平行な面である。この平坦面２ａは、後述する磁性体７が接触する接触面となる。従って、バイアス磁石２が弾性材料からなるため、平坦面２ａは磁性体７のバイアス磁石２に接触した際、その接触する面に応じて合致するように弾性変形可能である。
【００２２】
磁気センサ３は、上記バイアス磁石２のＮ極付近に配置して、ケース６に配置されている。この磁気センサ３は、バイアス磁石２によるバイアス磁束を検出して信号を出力する。なお、磁気センサ３は、バイアス磁石２の磁束を検出することができればどの位置に設けられてもよいが、バイアス磁石２に磁性体７が接触したときと、離間したときとにおいて、バイアス磁石２からの磁束量が大幅に変化する位置に設けられることが好ましい。なお、磁気センサ３は、例えばホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等を備えて構成されている。
【００２３】
処理回路４は、上記磁気センサ３から出力された検出信号を増幅する増幅回路及び増幅された検出信号が閾値以下か否かを判定し、判定信号を出力する比較回路等からなる。そして、コネクタ５は、近接スイッチ１の外部との接続を行うものであり、処理回路４により出力された判定信号を外部の制御回路等に出力する。
【００２４】
また、上記の近接スイッチ１に対して、磁性体７が接離可能に配置されている。磁性体７は、ＸＺ平面方向の平板状とされており、近接スイッチ１のケース６のＸＺ方向断面よりも十分大きいものとされている。また、近接スイッチ１と対向する側に、ＸＺ平面と平行な平坦面７ａを有する。そして、Ｙ軸方向に沿って（図中矢印方向）に往復移動自在に配置されている。
【００２５】
次に、上記の近接スイッチ１の作用について説明する。
上記の構成において、近接スイッチ１に対して磁性体７が近づき接触すると（接触状態）、図２に示すように、近接スイッチ１のケース６から露出されたバイアス磁石２の平坦面２ａが、磁性体７の平坦面７ａに接触し、磁性体７が接触する。そして、この平坦面２ａ全面に対して磁性体７の平坦面７ａが面接触することにより、バイアス磁石２の磁束が磁性体７に好適に誘導される。従って、磁気センサ３により検出されるバイアス磁石２の磁束は、磁性体７に誘導された磁束によるものとなる。すなわち、近接スイッチ１から磁性体７が離間していた場合、バイアス磁石２からの磁束が磁気センサ３に相当量印加されているが、磁性体７がバイアス磁石２に面接触すると、磁束が磁性体７に吸収されて磁束の閉ループが磁性体７内に多く形成される。この結果、磁気センサ３に印加する磁束量が減少する。
【００２６】
このとき、図５に示すように、磁性体７の平坦面７ａがＸＺ平面と平行な面に対して傾いた状態で近接スイッチ１に接近した場合でも、バイアス磁石２は平坦面２ａが平坦面７ａに応じて合致するように弾性変形するため、平坦面２ａ全面が磁性体７の平坦面７ａに面接触する。そのため、ＸＺ平面と平行に面接触していた場合と同様に磁束が磁性体７に好適に吸収されて磁束の閉ループが磁性体７内に多く形成される。従って、磁気センサ３により検出される磁束量は、平坦面２ａがＸＺ平面と平行に面接触した場合と変わらない。
【００２７】
従って、近接スイッチ１と磁性体７との接触状態においては、磁気センサ３に対するバイアス磁石２からの磁束量は、両者がＸＺ平面と平行に面接触していた場合と、傾いて面接触していた場合とでは常に一定となる。
【００２８】
例えば、仮に、図６に示すように、上述したように変形可能であるバイアス磁石２の代わりに、磁性体７と同等かそれ以上の硬度を有し、磁性体７と接触しても変形しない材質からなるバイアス磁石１０２が用いられた場合を考察する。なお、バイアス磁石１０２以外は、上記の近接スイッチ１と同じ構成であるものとする。また、バイアス磁石１０２は、バイアス磁石２と同様に磁性体７に対向する側の面に平坦面１０２ａを有する。
【００２９】
磁気センサと磁性体７の両者の組付誤差に起因して、バイアス磁石１０２に対して磁性体７がＸＺ平面に対して傾いた状態で近接スイッチに接近した場合、バイアス磁石１０２の平坦面１０２ａの一端側、例えばＳ極側のみが磁性体７に片当たりして接触することとなる。すると、バイアス磁石１０２の平坦面１０２ａの他端側、即ちＮ極側は磁性体７との間にギャップが生じる。
【００３０】
磁性体７がバイアス磁石１０２付近に存在することによって、バイアス磁石１０２からの磁束は磁性体７に誘導されるが、このバイアス磁石１０２と磁性体７との間の前記ギャップが磁束の誘導の障害となる。そのため、バイアス磁石２の平坦面２ａ全面が磁性体７と面接触する場合と比較して、磁性体７に誘導される磁束量が少なくなり、反対に磁気センサ３により検出される磁束量は多くなる。
【００３１】
この片当たりの状態は、組付誤差の程度に応じて変わり、バイアス磁石１０２と磁性体７との片当たりの傾き角度（互いに接したときの角度）も変わるため、前記ギャップ量も変わる。
【００３２】
このように、近接スイッチと磁性体の間に組付誤差が生じた場合には、片当たり状態の如何によって、磁気センサ３により検出される磁束量は大幅に変化しバラツキが生じる。
【００３３】
また、上記の接触状態から、近接スイッチ１に対して磁性体７がＹ軸方向に離れて遠ざかると（離間状態）、図３に示すように、バイアス磁石２の磁束は磁性体７の影響を受けない。そのため、この離間状態においては、磁気センサ３に対するバイアス磁石２からの磁束量は、磁性体７に誘導される磁束量がなくなるため、バイアス磁石２と接触していたときよりもバイアス磁石２からの磁束が磁気センサ３に多く印加される。
【００３４】
図４に、本実施形態による近接スイッチ１に対して接触状態にある磁性体７を、時間Ｔ１の時点から徐々にＹ軸方向に移動させたときの出力レベルの変化を示す。図４において、横軸は時間を、縦軸は磁気センサの出力レベル（単位はＶである）を示す。
【００３５】
近接スイッチ１に対して磁性体７が、面接触した接触状態にあるときは、磁気センサ３に対する印加磁束量が減少しているため、出力レベルはＬを示している。そして、時間Ｔ１以降、磁性体７を近接スイッチ１から遠ざけて離していくと、磁気センサ３に対する印加磁束量が増加するため、徐々に出力レベルが増加していき、磁性体７に誘導される磁束量がなくなると、一定の出力レベルＨ（＞Ｌ）となる。このように、磁気センサ３により検出される接触状態及び離間状態の出力レベルは、組付誤差を吸収して、接触状態と離間状態とでは、それぞれ一定の値とされるため、近接スイッチ１に対して磁性体７が接触しているか否かを高精度で検出することができる。
【００３６】
〔ペダルスイッチ〕
次に、上記の構成の近接スイッチ１を用いたペダルスイッチについて説明する。
【００３７】
図７において、ペダル１１に対するペダルスイッチ１０は、図示しない車体側に固定された近接スイッチ１と、車体に対して揺動自在に支持されたペダル１１に対して固定された磁性体７とを備えている。
【００３８】
ペダル１１は、Ｘ軸方向を軸心とする回動軸１２とＸＹ方向に平板状の踏み板１４とが、長手方向をＹ軸としたアーム１３により連結されて形成されている。図８に示すように、アーム１３は基端寄りの部位にて折り曲げられており、回動軸１２付近の傾斜部１３ａと、Ｙ軸方向とされた主軸部１３ｂとを有する。このペダル１１は、踏み板１４が踏み込まれると、回動軸１２を中心として図中２点鎖線で示す位置まで回動可能とされている。なお、以下の説明において、踏み板１４が踏み込まれていない状態をペダル１１の「休止状態」とする。
【００３９】
磁性体７は、アーム１３の主軸部１３ｂに、ペダル１１の休止状態において平坦面７ａがＸＺ平面方向となるように固定される。この磁性体７は、ペダル１１の回動とともに移動する。
【００４０】
そして、近接スイッチ１は、ペダル１１の休止状態において、バイアス磁石２の平坦面２ａの全面が磁性体７の平坦面７ａと接触するように車体に対して固定されている。
【００４１】
上記の構成において、ペダル１１の休止状態においては、近接スイッチ１のバイアス磁石２の平坦面２ａと磁性体７の平坦面７ａとは接触している。この状態で、ペダル１１の踏み板１４が踏み込まれると、磁性体７はペダル１１のアーム１３とともに移動し、近接スイッチ１のバイアス磁石２の平坦面２ａから磁性体７の平坦面７ａが離れる。そのため、近接スイッチ１に対して磁性体７が接触しているか否かを判定することで、ペダル１１の踏み板１４が踏み込まれたか否かを判定することができる。
【００４２】
例えば、ペダル１１がブレーキペダルであり、近接スイッチ１が自動車のブレーキ用スイッチとして用いられる場合、近接スイッチ１はコネクタ５を介して、自動車のブレーキランプ駆動回路（図示しない）に接続される。
【００４３】
上記の構成において、ペダル１１の休止状態においては、近接スイッチ１において出力レベルＬの検出信号が出力される。この検出信号は処理回路４にて、閾値以下か否かが判定され、出力レベルＬの場合には、閾値以下である旨の判定信号（オフ信号）が出力される。この結果、ブレーキランプ駆動回路は、前記オフ信号を入力すると、図示しないブレーキランプを消灯状態に保持する。
【００４４】
一方、踏み板１４が踏み込まれると、ペダル１１は回動軸１２を中心として、図８の点線で示す位置に回動し、磁性体７は近接スイッチ１のバイアス磁石２から離れる。この状態においては、近接スイッチ１において出力レベルＨの検出信号が出力される。この検出信号は処理回路４にて、閾値以下か否かが判定され、出力レベルＨの場合には、閾値以上である旨の判定信号（オン信号）が出力される。この結果、ブレーキランプ駆動回路は、前記オン信号に基づいて、図示しないブレーキランプを点灯状態にする。
【００４５】
なお、ペダル１１が休止状態にあるとき、組付誤差により、図９に示すように、バイアス磁石２の平坦面２ａに対して磁性体７の平坦面７ａが相対的に傾いていても、その傾きに合致してバイアス磁石２が弾性変形するため、バイアス磁石２の平坦面２ａは全面が磁性体７の平坦面７ａに面接触する。そのため、このような事態が発生したとしても、磁気センサ３からの磁束は、傾いていないときと同様に高精度の検出ができる。
【００４６】
従って、上記実施形態の近接スイッチ１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実施形態の近接スイッチ１は、バイアス磁石２は、磁性体７が接触する接触面としての平坦面２ａを有し、平坦面２ａは磁性体７のバイアス磁石２に接触した面である平坦面２ａに応じて合致するように変形可能である。従って、近接スイッチ１と磁性体７との組付誤差に関わりなく磁気センサへ印加する磁束のバラツキを解消できる。
【００４７】
（２）  また、バイアス磁石２は弾性材料により形成されている。従って、上記（１）に記載された効果を好適に得ることができる。
（３）  更には、バイアス磁石２はゴムマグネットにより形成されている。従って、上記（１）に記載された効果を好適に得ることができる。
【００４８】
（４）  また、バイアス磁石２は、非磁性体により形成されたケース６に、磁性体７が接触可能な部分である平坦面２ａを露出して固定されるとともに、磁気センサ３がケース６に固定されている。従って、上記（１）に記載された効果を、簡易な構成で得ることができる。
【００４９】
（５）  更には、ケース６内に、該ケース６の外部との接続を行うコネクタ５と、磁気センサ３から出力される信号を処理する処理回路４とが配設されている。従って、効率よく上記（４）に記載された効果を有する近接スイッチを構成することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
・  上記実施形態では、ケース６内に、該ケース６の外部との接続を行うコネクタ５と、磁気センサ３から出力される信号を処理する処理回路４とが配設されているが、近接スイッチはこの構成に限定されない。例えば、コネクタ５及び処理回路４を、ケース６の外部に設けてもよい。また、ケース内にその他の部材を設けてもよい。
【００５１】
・  また、バイアス磁石２は、非磁性体により形成されたケース６に、磁性体７が接触可能な部分である平坦面２ａを露出して固定されるとともに、磁気センサ３がケース６に固定されているが、バイアス磁石２及び磁気センサ３はケース６に固定されていなくてもよい。例えば、バイアス磁石２及び磁気センサ３を位置を固定された部材に直接配設して近接スイッチとし、この近接スイッチのバイアス磁石に対して磁性体が接触するように構成してもよい。
【００５２】
・  更には、バイアス磁石２はゴムマグネットにより形成したが、これに限定されない。バイアス磁石２の平坦面（接触面）２ａが、磁性体７の平坦面（面）７ａに合致して変形可能であれば、バイアス磁石２をゴムマグネット以外のもので形成してもよい。例えば、プラスチックマグネット等で形成してもよい。なお、プラスチックマグネットを本発明に適用する場合、プラスチックマグネットを形成する合成樹脂の重量比を調整し、変形可能な柔軟性を有するように調節すればよい。
【００５３】
・  また、バイアス磁石２は全体がゴムマグネットにより形成したが、平坦面（接触面）２ａが磁性体７の平坦面（面）７ａに応じて変形可能であれば、バイアス磁石２全体がゴムマグネットにより形成されていなくてもよい。例えば、バイアス磁石２において、磁性体７と対向する側の面にゴムマグネットにより形成された層を設け、他の部分はそれ以外の材料により形成してもよい。
【００５４】
・  更には、バイアス磁石２は弾性材料により形成されているが、平坦面（接触面）２ａが磁性体７の平坦面（面）７ａに応じて変形可能であれば、バイアス磁石２は弾性材料以外の材料で形成してもよい。
【００５５】
・  また、バイアス磁石２は、磁性体７が接触する接触面である平坦面２ａを有し、この平坦面２ａは磁性体７のバイアス磁石２に接触した面である平坦面７ａに応じて合致するように変形可能としたが、接触面は平坦面でなくてもよい。例えば、湾曲状の面（凹面又は凸面）であってもよい。なお、その場合、磁性体はバイアス磁石の湾曲状の面に対応して接触するような面（凸面又は凹面）を有する。
【００５６】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる請求項以外の技術的思想について、それらの効果とともに追記する。
（イ）  請求項１乃至請求項５のうちのいずれか１項において、前記バイアス磁石の接触面は、前記磁気センサの接触側の面に対応する形状に形成されていることを特徴とする近接スイッチ。このようにすると、バイアス磁石の接触面と磁気センサの接触側の面とが好適に合致することが可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、組付誤差にかかわらず、磁性体とバイアス磁石との片当たりを防止して磁気センサへ印加する磁束のバラツキを防止することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における近接スイッチの断面図。
【図２】同じく作用を説明する一部拡大断面図。
【図３】同じく作用を説明する一部拡大断面図。
【図４】同じく磁界強度の変化を示すグラフ。
【図５】同じく作用を説明する一部拡大断面図。
【図６】従来の近接スイッチの作用を説明する一部拡大断面図。
【図７】本実施形態のペダルスイッチを模式的に説明する正面図。
【図８】同じく側面図。
【図９】同じく作用を模式的に説明する正面図。
【符号の説明】
１…近接スイッチ
２…バイアス磁石
２ａ…平坦面（接触面）
３…磁気センサ
７…磁性体
７ａ…平坦面（面）
【図１】
2004186040.tif 000003
【図２】
2004186040.tif 000004
【図３】
2004186040.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004186040.tif 000007
【図６】
2004186040.tif 000008
【図７】
2004186040.tif 000009
【図８】
2004186040.tif 000010
【図９】
2004186040.tif 000011