(57)【要約】【課題】操作部の操作角度を精度高く検出する。【解決手段】ケース１と、ケース１に対し回動自在に取り付けられた操作部２と、操作部２をケース１に対する規定位置に復帰させる復帰バネ１３と、ケース１内に収納され、ケース１に対する操作部２の規定位置からの変位を検出する検出ブロックＢＫとを備え、検出ブロックＢＫは、検出コイルＬを有する検出部４と、操作部２側に形成されたギア２ｂと噛合するギア３ａを有し、操作部２の変位に応じて検出コイルＬに対する位置が変化する磁性体コアを備える作動子３と、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流を出力し、電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部５とを備える。【選択図】図１
2009129260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに対し回動自在に取り付けられた操作部と、
前記操作部を前記ケースに対する規定位置に復帰させる復帰バネと、
前記ケース内に収納され、ケースに対する前記操作部の規定位置からの変位を検出する検出ブロックとを備え、
前記検出ブロックは、
検出コイルを有する検出部と、
前記操作部側に形成されたギアと噛合するギアを有し、操作部の変位に応じて前記検出コイルに対する位置が変化する磁性体コアを備える作動子と、
前記検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を出力し、当該電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を前記操作部の変位を示す電気信号に変換する信号処理部とを備えることを特徴とするスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部の変位を検出するスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出コイルと、操作部と、操作部に当接する磁性体コアを備える作動子と、作動子を規定位置に復帰させる作動子バネとを有するスイッチ装置が知られている（特許文献１参照）。このスイッチ装置は、操作部の操作に応じて作動子が検出コイルに対し相対的に変位することによって生じる検出コイルのインピーダンス変化を検出することにより、操作部の規定位置からの変位を検出する。
【特許文献１】特開２００７−５２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のスイッチ装置では、作動子バネによって作動子を規定位置に復帰させる構造が不安定であるために、操作部に対する作動子の位置が安定せず、検出精度が低下する要因になっていた。また従来のスイッチ装置では、検出値は、操作部の角度ではなく垂直押込量に比例するために、操作部の操作角度を検出することはできなかった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、操作部の操作角度を精度高く検出可能な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】
【０００５】
本発明に係るスイッチ装置は、ケースと、ケースに対し回動自在に取り付けられた操作部と、操作部をケースに対する規定位置に復帰させる復帰バネと、ケース内に収納され、ケースに対する操作部の規定位置からの変位を検出する検出ブロックとを備え、検出ブロックは、検出コイルを有する検出部と、操作部側に形成されたギアと噛合するギアを有し、操作部の変位に応じて検出コイルに対する位置が変化する磁性体コアを備える作動子と、検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を出力し、電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を操作部の変位を示す電気信号に変換する信号処理部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るスイッチ装置によれば、操作部に対する作動子の位置が安定すると共に操作部の回転角度に対する作動子の直線移動量が比例するので、操作部の操作角度を精度高く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態となるスイッチ装置の構成について説明する。
【０００８】
〔スイッチ装置の構成〕
本発明の実施形態となるスイッチ装置ＳＷは、図１に示すように、ケース１と、ケース１に移動自在に取り付けられた操作部２と、ケース１内に収納され操作部２のケース１に対する規定位置からの変位を検出する検出ブロックＢＫとを備え、検出ブロックＢＫは、操作部２に形成されたギア２ｂと噛合するギア３ａを有し、ラックアンドピニオン構造により操作部２の変位に応じて検出コイルＬに対する位置が相対的に変化する作動子３と、検出コイルＬを有する検出部４と、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流を出力して電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部５と、金属板により形成され信号処理部５に接続された複数（図示例では３つ）の端子部６とを備える。
【０００９】
ケース１は、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であるボディ部材８及びカバー部材９により形成されている。ボディ部材８は、矩形箱状に形成されており、その厚み方向一面側（図１における上面側）及び厚み方向他面側（図１における下面側）それぞれが開口されている。ボディ部材８の幅方向（図１において紙面に垂直な方向）における両側面それぞれには、操作部２の揺動軸（ハンドル軸）となる軸部１０用の軸受孔（図示せず）が厚み方向一面側の中央部に位置する形に形成されている。ボディ部材８の外周面の厚み方向一面側には、側方に突出する鍔部８ｂがボディ部材８の外周面を一周する形に形成されている。ボディ部材８の長さ方向両側面それぞれには、操作装置の握持部にボディ部材８を取り付けるための取付片８ｃが一体に突設されている。ボディ部材８の内周面にはプリント基板５ａの厚み方向一面に当接するリブ８ｄが周設され、プリント基板６ａは厚み方向一面がリブ８ｄに当接された状態で収納される。
【００１０】
カバー部材９は、ボディ部材８の厚み方向他面側（図１における下面側）の開口を閉塞する形でボディ部材８に取り付けられる、いわゆる背面カバーである。カバー部材９は、ボディ部材８の厚み方向他面側（図１における下面側）の開口を閉塞できる大きさの矩形板状に形成されており、複数の端子部６それぞれをケース１から外方に突出させるための複数の貫通孔（図示せず）が厚み方向に貫設されている。
【００１１】
操作部２は、スイッチ装置ＳＷを手動操作するための操作ハンドルであって、絶縁性を有する樹脂材料により箱状に形成されている。操作部２は、幅方向に直交する面内における外径形状が、厚み方向一面側の両側が中央より厚み方向一面側に突出すると共に、厚み方向他面側の中央が両側より厚み方向他面側に突出した形の略くの字状に形成されている。操作部２の厚み方向一面（図１における上面）は人が接触する操作面として用いられ、厚み方向他面側（図１にける下面側）は開口されている。操作部２の厚み寸法は、ケース１に取り付けられた状態において操作面がケース１外に突出するように設定されている。操作部２の幅方向両側面それぞれにおける長さ方向中央部には、軸部１０が貫挿される貫挿孔（図示せず）が形成されている。
【００１２】
操作部２の内底面（操作部２の厚み方向一面側の壁部における操作面とは反対側の面）の中央部には、操作部２をケース１に対する規定位置に復帰させる復帰バネ１３を固定すると共に作動子３に形成されたギア３ａと噛合するギア２ｂを外周面に有する一対の狭持部２ａが操作部２の長さ方向に離間する形に形成されている。復帰バネ１３としては、コイル部１３ａと、コイル部１３ａの両端側それぞれからコイル部１３ａの巻軸方向と直交する方向に延出された一対の腕部１３ｂとを一体に備える、いわゆるねじりコイルバネ（トーションバネ）を使用している。操作部２の幅方向における内側面それぞれには、復帰バネ３の一対の腕部１３ｂそれぞれが厚み方向一面側に弾接される一対の位置決めリブ（図示せず）が一体に突設されている。
【００１３】
復帰バネ１３は、コイル部１３ａが巻軸方向を操作部２の幅方向に沿わせた形で一対の狭持片間に配置されると共に、一対の腕部１３ｂそれぞれが一対の位置決めリブそれぞれに弾接された状態で操作部２に取り付けられる。復帰バネ１３を操作部２に取り付けた状態では復帰バネ１３のコイル部１３ａの内側は、各貫通孔と連通し、一方の貫通孔から操作部２内に挿入された軸部１０は、コイル１３ａの内側を通って他方の貫通孔２ａから操作部２外へ突出する。
【００１４】
作動子３は、絶縁性を有する樹脂材料により円柱状に形成され、フェライト等の磁性材料や金属材料により形成された円柱状のコアを内部に有する。検出部４は、円筒状のコイルボビン４ａとコイルボビン４ａに巻回された検出コイルＬを有する。コイルボビン４ａは、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であって、検出コイルＬが巻回される巻胴部４ｂと、巻胴部４ｂの軸方向一端側（図１における上端側）に形成された第１の鍔部４ｃと、巻胴部４ｂの軸方向他端側（図１における下端側）に形成された第２の鍔部４ｄとを一体に備えている。コイルボビン４ａの内径は、作動子３の外径以上に設定されている。第２の鍔部４ｄは、巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部を軸方向他端側に突出させる形で巻胴部４ｂに形成されている。
【００１５】
信号処理部５は、電子部品（図示せず）が実装された矩形形状のプリント基板５ａにより構成されており、図２に示すように、駆動回路Ａと、信号処理回路Ｂとを有する。プリント基板５ａには、巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部を凹凸嵌合する嵌合孔（図示せず）と、各端子部７用の挿通孔（図示せず）とが厚み方向に貫設されている。駆動回路Ａは、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流（つまり検出コイルＬのインピーダンスに依存しない定電流）を出力する電流回路であり、所定の振幅の直流電圧に所定の周波数及び振幅の交流電圧を重畳した電圧を発生する発振回路Ａ１と、発振回路Ａ１が出力する電圧を電流に変換するＶ−Ｉ回路（電圧−電流変換回路）Ａ２とから構成されている。信号処理回路Ｂは、駆動回路Ａが出力する電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる検出コイルＬの両端電圧（検出信号）のピーク値Ｖ１に応じて作動子３と検出コイルＬとの位置情報、すなわち操作部２の変位を示す出力信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００１６】
信号処理回路Ｂは、ピークホールド回路Ｂ１と、ＡＤ変換回路Ｂ２と、レベルシフト部Ｂ３ａ、温度補償部Ｂ３ｂ、及び増幅部Ｂ３ｃを有するデジタル演算ブロックＢ３とから構成されている。ピークホールド回路Ｂ１では、検出コイルＬの両端電圧のピーク値Ｖ１を抽出し、ＡＤ変換回路Ｂ２ではピーク値Ｖ１をデジタル信号ＤＶ１に変換するようになっている。そしてデジタル演算ブロックＢ３では、デジタル信号演算として、レベルシフト部Ｂ３ａで所定のデジタル量を加算してレベルシフトを行ったデジタル信号ＤＶ２を出力し、温度補償部Ｂ３ｂでは、温度補償を実行する演算をデジタル信号ＤＶ２に対して行い、増幅部Ｂ３ｃでは、温度補勝負Ｂ３ｂが出力するデジタル信号を増幅して、デジタル信号の出力信号Ｖｏｕｔを出力するようになっている。
【００１７】
〔スイッチ装置の動作〕
操作部２が規定位置に位置している初期状態から、操作部２の操作面の長さ方向一端側（図１における左側）を押圧して規定位置から第１の回転方向（図１にＣ１で示す反時計回り方向）に回転させると、その変位量に応じて図１における左側及び右側の作動子３がそれぞれ図１にＭ１及びＭ２で示す方向に移動し、その結果、図１における左側及び右側の作動子３の検出コイルＬへの挿入量がそれぞれ増加及び減少する。その後に、操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は、復帰バネ１３のバネ力によって第２の回転方向（図１にＣ２で示す時計回り方向）に回転させられて規定位置に復帰する。一方、図１における左側及び右側の作動子３はそれぞれ図１にＭ２及びＭ１で示す方向に移動する。従って図１における左側及び右側の作動子３の検出コイルＬへの挿入量はそれぞれ操作部２の押圧操作によって増加及び減少した分だけ減少及び増加する。
【００１８】
一方、操作部２が規定位置に位置している初期状態から操作部２の操作面の長さ方向他端側（図１における右側）を押圧して規定位置から第２の回転方向（図１にＣ２で示す方向）に回転させると、その変位量に応じて図１における左側及び右側の作動子３はそれぞれ図１にＭ２及びＭ１で示す方向に移動し、その結果、図１における左側及び右側の作動子３の検出コイルＬへの挿入量がそれぞれ減少及び増加する。その後に操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は復帰バネ１３のバネ力によって第１の回転方向（図１にＣ１で示す反時計回り方向）に回転させられて規定位置に復帰する。この復帰動作に伴って図１における左側及び右側の作動子３はそれぞれ図１にＭ１及びＭ２で示す方向に移動する。従って、図１における左側及び右側の作動子３の検出コイルＬへの挿入量はそれぞれ操作部２の押圧操作によって減少及び増加した分だけ増加及び減少する。
【００１９】
上述した通り、操作部２を操作した場合には、その変位量に応じて作動子３の検出コイルＬへの挿入量が変化する。検出コイルＬのインピーダンスは、作動子３の検出コイルＬへの挿入量に対して線形に変化するから、信号処理部６の信号処理回路Ｂが出力する出力信号Ｖｏｕｔは操作部２の変位を示す。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるスイッチ装置ＳＷによれば、作動子３は、操作部２側に形成されたギア２ｂと噛合するギア３ａを有し、ラックアンドピニオン構造により操作部２の変位に応じて変位するので、操作部２に対する作動子３の位置が安定すると共に操作部２の回転角度に対する作動子３の直線移動量が比例し、操作部２の操作角度を精度高く検出することができる。
【００２１】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態となるスイッチ装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すスイッチ装置の制御系の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：ケース
２：操作部
３：作動子
４：検出部
５：信号処理部
１３：復帰バネ
ＳＷ：スイッチ装置
【図１】
2009129260.tif 000003
【図２】
2009129260.tif 000004