(57)【要約】【課題】永久磁石の磁界を検出する磁気抵抗素子からなる磁気センサを用いたスイッチ装置において、コストを低減することができると共に小型化を図ることができるスイッチ装置を提供する。【解決手段】本発明のスイッチ装置１は、操作子４と、永久磁石１３と、磁気抵抗素子からなる磁気センサと、制御回路とを備えている。操作子４は、第１操作位置と第２操作位置との間で移動可能に設けられている。磁気センサは、永久磁石１３からの移動磁界が常に鎖交するように設けられ、鎖交磁界の強さまたは方向を示す信号を出力する。制御回路は、磁気センサからの信号に基づいてスイッチへオンオフ信号を出力する。運動変換手段としてのスリット２０及び溝１２により、操作子４の第１運動を、その移動距離よりも短い永久磁石１３の第２運動に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１操作位置と第２操作位置との間で移動可能に設けられた操作子と、
前記操作子の移動に伴って移動することにより移動磁界を形成する永久磁石と、
前記永久磁石の位置に関わらず当該永久磁石からの移動磁界が常に鎖交するように設けられ、鎖交磁界の強さまたは方向を示す信号を出力する磁気抵抗素子からなる磁気センサと、
前記磁気センサからの信号に基づいてオンオフ信号を出力する出力手段とを備えたスイッチ装置において、
前記操作子が前記第１操作位置から前記第２操作位置まで移動する第１運動を、前記操作子が前記第１操作位置から前記第２操作位置まで移動する距離よりも短い第２運動に変換する運動変換手段を備え、
前記永久磁石は、前記運動変換手段により変換された第２運動により移動するように設けられていることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記第１運動の運動方向と前記第２運動の運動方向とは直交するように設定され、
前記運動変換手段は、
前記第１運動の運動方向を当該運動方向から前記第２運動の運動方向に回転した方向となる中間方向の運動方向に変換する第１運動方向変換手段と、
前記第１運動方向変換手段により変換された中間方向への運動方向を第２運動の運動方向に変換する第２運動方向変換手段とから構成されていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記操作子は、押圧操作に応じて前記第１操作位置から前記第２操作位置まで移動可能に設けられ、
前記操作子を前記第１操作位置に弾性的に付勢する弾性手段を備えたことを特徴とする請求項１または２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、外部操作に応じて移動する永久磁石からの磁界を検出する磁気抵抗素子からなる磁気センサを備えたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスイッチ装置では、永久磁石を移動させることに応じて磁気抵抗素子に鎖交する磁界の強さまたは方向を変化させることで、磁気抵抗素子からなる磁気センサから磁界の強さまたは方向を示す信号を出力するようにしている。そして、制御回路において、磁気センサからの信号を所定のしきい値と比較することにより、オン信号を出力するようにしている。このようなスイッチ装置を、例えば自動車のストップランプ用スイッチに用いたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のスイッチ装置では、操作子が車両のブレーキペダルの踏込み操作に応じて移動すると、操作子に装着された永久磁石も移動し、磁気抵抗素子からなる磁気センサと永久磁石とが所定の位置関係となったところで、スイッチ装置からオン信号が制御回路に送られ、制御回路によりストップランプが点灯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９３６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、鎖交する磁界の強さまたは方向に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子をフルブリッジ接続して磁気センサを構成した上で、しきい値を０に設定した場合に、鎖交する磁界がなくなると、出力が０となり、しきい値との比較によるスイッチのオン判定が不定となる。また、磁気抵抗素子に鎖交する磁界が弱いと、外部からのノイズ磁界（他の磁石の接近など）により、誤作動するおそれがある。このような理由から、永久磁石の位置に関わらず、ある程度の強さの磁界を磁気抵抗素子に常に鎖交させる必要がある。このため、永久磁石の移動距離が長くなるほど強力な永久磁石を用いたり、大きな永久磁石を用いる必要があり、コストが上昇したり、スイッチ装置の小型化の制約となっている。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、永久磁石の磁界の強さまたは方向を検出する磁気抵抗素子からなる磁気センサを用いたスイッチ装置において、コストを低減することができると共に小型化を図ることができ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のスイッチ装置は、第１操作位置と第２操作位置との間で移動可能に設けられた操作子と、前記操作子の移動に伴って移動することにより移動磁界を形成する永久磁石と、前記永久磁石の位置に関わらず当該永久磁石からの移動磁界が常に鎖交するように設けられ、鎖交磁界の強さまたは方向を示す信号を出力する磁気抵抗素子からなる磁気センサと、前記磁気センサからの信号に基づいてオンオフ信号を出力する出力手段とを備えたスイッチ装置において、前記操作子が前記第１操作位置から前記第２操作位置まで移動する第１運動を、前記操作子が前記第１操作位置から前記第２操作位置まで移動する距離よりも短い第２運動に変換する運動変換手段を備え、前記永久磁石は、前記運動変換手段により変換された第２運動により移動するように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記手段によれば、第１操作位置から第２操作位置まで移動する操作子の第１運動を、この第１運動の移動量よりも短い移動量である永久磁石の第２運動に変換することができる。これにより、スイッチ装置としての性能を維持したまま、永久磁石の移動量を小さくすることができるので、コストを低減することができると共に小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用ストップランプスイッチ装置全体の縦断面図
【図２】分解斜視図
【図３】主要部の拡大図
【図４】磁気センサ回路を示す図
【図５】磁気センサの出力を示す図
【図６】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】
【００１０】
以下、本発明を車両用ストップランプスイッチ装置に適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は車両用ストップランプスイッチ装置全体の縦断面図、図２はその分解斜視図である。図１及び図２に示すように、スイッチ装置１は、ケース２、ボディ３、操作子４を主体として構成されている。ケース２は、一端が開放した容器状の主体部５と、この主体部５の端面から突出した円筒部６とからなるもので、いずれも非磁性体、例えばプラスチックにより形成されている。
【００１１】
ケース２の図１に示す左右側面は平面になっていて、この側面の下部に係合孔７が設けられている。ボディ３は矩形板状のベース８とコネクタ部９とからなり、ベース８の側面部には、係合爪１０が突設されていると共に、ベース８とコネクタ部９との境界部には、外周に突出して、板状のつば部１１が設けられている。このつば部１１がケース２の端部に当接した状態で、ボディ３の係合爪１０がケース２の係合孔７に嵌合することにより、ボディ３がケース２に装着されてベース８がケース２内に収納されている。
【００１２】
ベース８において円筒部６の中心軸を臨む表面には、矩形状の溝１２が設けられている。この溝１２は、後述する永久磁石１３及びばね１４を収容するためのもので、円筒部６の中心軸と直交する方向が長手方向となっている。つば部１１においてケース２の主体部５内に位置する端面には、円錐形状の突起部１５が設けられている。この突起部１５は後述するばね１６を装着するためのものである。
【００１３】
操作子４は、ほぼ矩形板状の摺動部１７と、この摺動部１７から突出して延びる円柱状の軸部１８とからなり、非磁性体、例えばプラスチックにより形成されている。ケース２内において、操作子４の摺動部１７は、ベース８の表面に摺動可能に密着している。また、軸部１８は、ケース２の円筒部６内に移動可能に挿入されている。
【００１４】
操作子４の摺動部１７は、中間部が半円筒形状に湾曲形成された湾曲部１９を有した形状に形成されており、その湾曲部１９から外れた平坦部位であってボディ３のベース８に設けられた溝１２に対向する部位にスリット２０が設けられている。湾曲部１９は、弾性手段であるばね１６を挿通するためのものである。スリット２０は、永久磁石１３を移動可能に挿通するためのものである。スリット２０は、図３に示すように、軸部１８の移動方向に沿った直線案内部２１と、この直線案内部２１に対して例えば４５°の角度をなす傾斜案内部２２とから構成されている。
【００１５】
操作子４は、押圧操作に応じて第１操作位置から第２操作位置まで移動可能となっている。第１操作位置は、ケース２（円筒部６）から軸部１８の先端部が突出した図１に示す状態である。第２操作位置は、軸部１８がケース２（円筒部６）内に完全に押込まれた状態である。操作子４は、ばね１６により第１操作位置に弾性的に付勢されており、第１操作位置において軸部１８が押圧操作されると、操作子４は第２操作位置（図１では下方）へ移動し、押圧操作が解除されると、操作子４は第１操作位置に戻る。
【００１６】
永久磁石１３は、直方体状の本体２３と、円筒状の被案内部２４とからなり、フェライト磁石、ネオジム磁石などから形成されている。永久磁石１３からは本体２３の長手方向の中心軸に沿った放射状に磁界が発せられている。永久磁石１３は、溝１２に没入するように収納されており、ばね１４により図１に示す右方向へ付勢されている。永久磁石１３の被案内部２４は、ベース８の表面位置から突出してスリット２０に挿入されており、操作子４が第１及び第２操作位置にある場合には、直線案内部２１に位置している。
【００１７】
ここで、操作子４の移動による永久磁石１３の移動について詳しく説明する。上記した操作子４の第１操作位置から第２操作位置までの移動を第１運動とする。操作子４が第１運動を行うと、永久磁石１３の被案内部２４がスリット２０の直線案内部２１を移動した後、傾斜案内部２２に進入して移動する。このとき、永久磁石１３は、傾斜案内部２２から操作子４の移動方向に対して傾いた力を受けるものの、永久磁石１３の移動は溝１２により規制されていることから、結局、永久磁石１３は操作子４の移動方向に対して直交する方向に移動するようになる。
【００１８】
この永久磁石１３の移動を第２運動とすると、第１運動の運動方向と第２運動の運動方向とは直交する。永久磁石１３が移動することにより、磁界が移動する（「移動磁界を形成する」に相当）。ここで、操作子４の第１運動の移動量は、図３の矢印Ａが示すように上方向に６ｍｍであるのに対して、永久磁石１３の第２運動の移動量は、矢印Ｂに示すように右方向に４ｍｍである。
【００１９】
このとき、スリット２０の傾斜案内部２２は、第１運動の運動方向を当該運動方向から第２運動の運動方向に回転した方向となる中間方向（斜め４５°方向）の運動方向に変換する第１運動方向変換手段として機能する。また、溝１２は、第１運動方向変換手段により変換された中間方向への運動方向を第２運動の運動方向に変換する第２運動方向変換手段として機能する。このように、第１及び第２運動方向変換手段により、操作子４の第１運動を、第１運動の移動距離よりも短い永久磁石１３の第２運動に変換することができる。
【００２０】
ボディ３のベース８の裏面には、図示しない基板が配設されている。この基板には、図３に示すように、後述する磁気センサ２５が搭載されている。また、ボディ３のコネクタ部９からは、複数の端子２６が突出していて、図示しないコネクタが接続されることにより、磁気センサ２５が搭載された図示しない基板がストップランプ用スイッチに接続されている。
【００２１】
次に、上記した磁気センサ２５について説明する。図４は、磁気センサ２５の等価回路図であり、図４に示すように、本実施形態の磁気センサ２５は、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４から構成される。磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４は、それぞれ感磁部２７〜３０を有する。磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に磁界を印加すると、感磁部２７〜３０に作用する磁界の方向の変化に基づいて、磁気抵抗効果により感磁部２７〜３０の磁気抵抗値が変化する。
【００２２】
磁気抵抗素子Ｍ１の感磁部２７と、磁気抵抗素子Ｍ２の感磁部２８との感磁方向は９０°回転した方向に設定されている。磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ２によって、第１のハーフブリッジ回路が形成される。この第１のハーフブリッジ回路を１８０°回転させた磁気抵抗素子Ｍ３及びＭ４によって、第２のハーフブリッジ回路が形成される。磁気センサ２５は、この第１及び第２のハーフブリッジ回路によって形成されるフルブリッジ回路から構成されている。
【００２３】
図４に示すように、磁気センサ２５は、磁気抵抗素子Ｍ１と磁気抵抗素子Ｍ３との間が電源端子に接続され、印加電圧Ｖｃｃが印加される。磁気抵抗素子Ｍ２と磁気抵抗素子Ｍ４との間は、グランドに接続される。また、磁気抵抗素子Ｍ１と磁気抵抗素子Ｍ２との間の中点電位を出力電圧Ｖ1として出力し、磁気抵抗素子Ｍ３と磁気抵抗素子Ｍ４との間の中点電位を出力電圧Ｖ2として出力するよう構成されている。
【００２４】
本実施形態では、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４には、永久磁石１３の位置に関わらず永久磁石１３からの移動磁界が常に鎖交しており、磁気センサ２５は、鎖交磁界の方向を示す信号である出力電圧Ｖ1及びＶ2を制御回路３１（出力手段に相当）に出力する。制御回路３１は、出力電圧Ｖ1及びＶ2に基づいて差分信号Ｖ1−Ｖ2の値としきい値とを比較して、図示しないストップランプ用スイッチへオンオフ信号を出力する。出力電圧Ｖ1及びＶ2は、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４の磁気抵抗値の比によって決まる値である。
【００２５】
本実施形態では、出力電圧Ｖ1−Ｖ2の値が正の場合はオン信号、出力電圧Ｖ1−Ｖ2の値が負の場合はオフ信号が、制御回路３１からストップランプ用スイッチへ出力されるように設定している。この場合、ストップランプ用スイッチへオン信号が出力された状態でストップランプが点灯し、オフ信号が出力された状態でストップランプが消灯するように構成されている。
【００２６】
図５に示すように、操作子４のストロークがｘ2のときに出力電圧Ｖ1−Ｖ2の値が０となる。制御回路３１は、ストロークが０からｘ1までの間は、オン信号を出力し、一方、ｘ3から６ｍｍまではオフ信号を出力する。そして、ｘ1からｘ3までの間は、しきい値がヒステリシスにより変動することから出力はオンまたはオフになるか不定となる。なお、ストローク０ｍｍの位置が第１操作位置、ストローク６ｍｍの位置が第２操作位置に該当する。
【００２７】
このように構成されたスイッチ装置１が、図６に示すように、車両のブレーキペダル３２に対応して車両に装着されている。この場合、スイッチ装置１は、車体３３に設けられたペダルブラケット３４の取付け部３５により支持されており、操作子４の軸部１８の先端がブレーキペダル３２により押圧された状態で装着されている。なお、ブレーキペダル３２は、ペダルブラケット３４に矢印Ｃに示すように支点３６を中心として回動可能に取り付けられている。
【００２８】
次に、上記構成の作用について述べる。
図６に実線で示す車両のブレーキペダル３２が踏み込み操作される前の状態では、操作子４の軸部１８がブレーキペダル３２により押圧された状態であり、操作子４は第２操作位置に位置している。このとき、永久磁石１３はストローク６ｍｍのオフ領域にあるので、制御回路３１からストップランプ用スイッチへオフ信号が出力されており、この場合は、ストップランプは消灯している。
【００２９】
これに対して、車両のブレーキペダル３２が矢印Ｃに示すように、踏み込み操作されると、操作子４への押圧力が解除されて、ばね１６の付勢力が働くことによって、操作子４が、図１に示す上方へ移動し、第２操作位置から第１操作位置まで移動する。操作子４の移動に伴って、スリット２０及び溝１２の協調動作により、永久磁石１３は、相対的にスリット２０内を図１に示す下方へ移動するのに伴って、溝１２を図１に示す左方向へ移動する。
【００３０】
永久磁石１３が移動して、図５に示すように、操作子４のストロークがｘ3を超えてｘ1の位置に達すると、磁気センサ２５からの出力電圧Ｖ1−Ｖ2の値が正の値となり、しきい値である０よりも大きな値となる。すると、制御回路３１は、スイッチへオン信号を出力し、この場合は、ストップランプが点灯する。
【００３１】
車両のブレーキペダル３２の踏み込み操作が解除されれば、操作子４は第１操作位置から第２操作位置に戻る。永久磁石１３は、ばね１４の付勢力により付勢されて、スリット２０内を相対的に図１に示す上方へ移動すると共に、溝１２内を図１に示す右方向へ移動する。そして、操作子４のストロークがｘ3以上になると、制御回路３１からストップランプ用スイッチへオフ信号が出力されて車両のストップランプは消灯する。
【００３２】
このような本実施形態のスイッチ装置によれば、第１操作位置から第２操作位置まで移動する操作子４の第１運動を、この第１運動の移動量よりも短い移動量である永久磁石１３の第２運動に変換することができる。すなわち、スイッチ装置１の性能を維持したまま、永久磁石１３の移動量を小さくすることができるので、必要とされる永久磁石１３の磁力を小さくでき、永久磁石１３として小型のものを採用することができる。その結果、コストを低減することができると共に小型化を図ることができる。
【００３３】
また、永久磁石１３からの磁界を常に磁気センサ２５へ鎖交させていることで、安定して磁気センサ２５から出力信号を得ることができ、制御回路３１からストップランプ用スイッチへオンオフ信号を精度良く出力することができる。
また、本実施形態では、磁気センサ２５を１箇所に配設しているが、図３に示す溝１２の上下両側に２箇所配設してもよい。これにより、永久磁石１３の磁界の検出をさらに精度良く行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形あるいは拡張可能である。
本実施形態では、運動変換手段としてスリット２０と溝１２から構成を設けたが、てこあるいはリンクを利用してもよい。すなわち、操作子４に支点となる軸を設けて、支点からの距離の短い場所に第１運動を作用させ、支点からの距離の長い場所に第２運動を作用させることで、第２運動の移動量を小さくしてもよい。
【００３５】
また、押圧操作に応じて操作子４が移動するのでなく、例えばスライド式操作に応じて操作子４が移動するものとしてもよい。
スイッチ装置１を、ブレーキペダル３２が踏み込まれた場合に軸部１８が第１操作位置から第２操作位置に移動するように取付けるようにしてもよい。
その他、全体としても、自動車など車両用に限られないなど、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】
【００３６】
図面中、１はスイッチ装置、２はケース、３はボディ、４は操作子、１２は溝（第２運動方向変換手段）、１３は永久磁石、１６はばね（弾性手段）、２０はスリット（第１運動方向変換手段）、２５は磁気センサ、３１は制御回路（出力手段）、Ｍ１〜Ｍ４は磁気抵抗素子。
【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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