(57)【要約】【課題】操作部が規定位置にある際の出力信号のばらつきを抑制する。【解決手段】検出コイルＬは、操作部２が規定位置にある時の被検出部５の位置（中立位置）に対応する領域Ｒに巻線が巻回されていない部分を有する。これにより、操作部２が規定位置付近にある時には、検出コイルＬのインピーダンスは変化せず、出力信号Ｖｏｕｔは常に一定になるので、操作部２の規定位置にばらつきが生じることによって出力信号Ｖｏｕｔが変化することを抑制できる。【選択図】図１
2009129244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに対し移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、
前記操作部の変位に応じて所定方向に移動する作動子と、
複数の巻線により形成された検出コイルを有する検出部と、
前記作動子に取り付けられ、当該作動子の移動に伴って前記検出コイルに対する位置が変化する被検出部と、
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、
前記検出コイルは、前記操作部が規定位置にある時の前記被検出部の位置に対応する領域に巻線が巻回されていない部分を有す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、操作部側を規定位置に復帰させる復帰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、操作部の操作が解除された際、操作部は復帰バネの付勢力によって規定位置に復帰し、スイッチ装置は操作部が規定位置にあることを示す電圧信号を出力する。しかしながら、従来のスイッチ装置によれば、組付精度や復帰バネの付勢力の経時変化によって操作部の規定位置にばらつきが生じるために、操作部が規定位置にある時の検出コイルのインピーダンスにばらつきが生じることにより、操作部が規定位置にあることを示す電圧信号にばらつきが生じる。
【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、操作部が規定位置にある際の出力信号のばらつきを抑制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、ケースに対し移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、操作部の変位に応じて所定方向に移動する作動子と、複数の巻線により形成された検出コイルを有する検出部と、作動子に取り付けられ、作動子の移動に伴って検出コイルに対する位置が変化する被検出部と、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、検出コイルは、操作部が規定位置にある時の被検出部の位置に対応する領域に巻線が巻回されていない部分を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るスイッチ装置によれば、操作部が規定位置付近にある場合には検出コイルのインピーダンスが変化しないので、組付精度や復帰バネの付勢力の経時変化によって操作部が規定位置にある際の出力信号がばらつくことを抑制できる。
【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の変位に応じて所定方向に移動する作動子３と、検出コイルＬを有する検出部４と、作動子３に取り付けられた作動子３の移動に伴って検出コイルＬに対する位置が変化する被検出部５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６と、金属板により形成され信号処理部６に接続された複数（図示例では３つ）の端子部７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。
【００１０】
ボディ部材８の内部には、ボディ部材８の内部を厚み方向一面側と他面側とに２分する隔離壁（仕切部）８ｄが形成されており、ボディ部材８の内部における隔離部８ｄより厚み方向一面側の空間部は、操作部２が配置される操作部収納室８ｅとして、隔離部８ｄより厚み方向他面側の空間部は、主として検出部４及び信号処理部６を収納する電子部品収納室８ｆとして用いられる。電子部品収納室８ｆの内周面には、プリント基板６ａの厚み方向一面に当接するリブ８ｇが周設されている。つまり、プリント基板６ａは、厚み方向一面がリブ８ｇに当接された状態で電子部品収納室８ｆに収納される。
【００１１】
隔壁部８ｄにおける厚み方向一面側には、一対の円形状の凹所８ｈが形成されている。一対の凹所８ｈは、隔壁部８ｄの長さ方向（ケース１の長さ方向）において離間すると共に、長さ方向に沿った方向においてそれぞれの中心が一直線上に位置しない（重ならない）形にずらして配置されている。各凹所８ｈの底面部には、円筒状の第１の周壁部８ｉと、第１の周壁部８ｉの外径よりも大きい内径を有する円筒状の第２の周壁部８ｊとが凹所８ｈと中心軸を一致させた形で突設されている。第１の周壁部８ｉの内径は作動子３の大径部３ｂの外径よりも大きく設定されている。
【００１２】
片方の凹所８ｈの底面部（図１における左方の凹所８ｈの底面部）には作動子３用の挿通孔８ｋが形成されている。挿通孔８ｋは、第１の周壁部８ｉで囲まれた底面部の中央にその中心軸を凹所８ｈの中心軸と一致させる形で形成されており、その内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、作動子３の大径部３ｂの外径未満の大きさに設定されている。作動子３は、小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通した状態でケース１に取り付けられる。作動子３の小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させる際には、作動子３の小径部３ａに作動子３を操作部３側に付勢することで作動子３を復帰させる作動子ばね１１が被嵌される。
【００１３】
作動子バネ１１としては、コイルスプリング（コイルばね）を用いている。この作動子バネ１１は、軸方向一端部（図１における上端部）が大径部３ｂにおける軸方向他端面（図１における下面）に当接され、軸方向他端部（図１における下端部）が挿通孔８ｋの周縁部における軸方向一端側（図１における上端側）に当接される。作動子バネ１１の自然長は、操作部２の位置（回動位置）によらずに、作動子３が操作部２に当接するような長さに設定されている。
【００１４】
隔壁部８ｄにおける厚み方向一面側には、一対の支持リブ８ｌが突設されている。支持リブ８ｌは、ケース１の幅方向において一方の凹所８ｈに隣接すると共に、ケース１の長さ方向において他方の凹所８ｆと重なる形に配置されている。つまり、一対の凹所８ｈ同士を結ぶ直線と、一対の支持リブ８ｌ同士を結ぶ直線とが交差している。一対の支持リブ８ｌには、操作部２をケース１に取り付けた際に、復帰ばね１３の一対の腕部１３ｂそれぞれが当接される。隔壁部８ｄにおける厚み方向他面側には、検出部４の第１の鍔部４ｃの取付孔４ｅが挿通される取付リブ８ｍが一対の凹所８ｈそれぞれに対応する形に突設されている。
【００１５】
隔壁部８ｄには、作動子３が挿通される挿通孔８ｋが形成されているため、操作部収納室８ｅと、電子部品収納室８ｆとは、挿通孔８ｋにより連通している。操作部収納室８ｅは、被水環境下に置かれることが多いため、操作部収納室８ｅ内に水や埃等の異物が入り込んだ場合には、これら異物が挿通孔８ｋを通じて電子部品収納室８ｆ内に入り込む恐れがある。このため、ケース１には、操作部収納室８ｅから電子部品収納室８ｆへの異物の侵入を防止するための被覆部が設けられている。
【００１６】
被覆部は、防水性及び可撓性を有するゴム等の樹脂材料等により形成され、第１の円筒部１２ａと、第１の円筒部１２ａより外径が小さい第２の円筒部１２ｂと、第１の円筒部１２ａにおける軸方向一端側（図１における上端側）と、第２の円筒部１２ｂにおける軸方向他端側（図１における下端側）とを連続一体に連結する連結部１２ｃとを備える。第１の円筒部１２ａにおける軸方向他端側には、外側に突出する円環状の第１のフランジ部１２ｄが一体に形成され、第２の円筒部１２ｂにおける軸方向一端側には、内側に突出する円環状の第２のフランジ部１２ｅが一体に形成されている。
【００１７】
第１の円筒部１２ａの内径は、第１の周壁部８ｉの外径と同程度の大きさに設定され、第２の円筒部１２ｂの内径は、作動子３の大径部３ｂの外側と同程度の大きさに設定されている。第１のフランジ部１２ｄの外径は、第２の周壁部８ｊの内径より小さく設定され、第２のフランジ部１２ｅの内径は、作動子３の大径部３ｂの溝部３ｃにおける外径と同程度の大きさに設定されている。
【００１８】
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７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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を固定するための一対の狭持部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。
【００２１】
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操作部２外へ突出する。操作部２の内底面において、隔壁部８ｄの一対の凹所それぞれと対応する部位には、作動子の大径部３ｂに当接される一対の当接リブ２ｂが一体に突設されている。
【００２２】
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、小径部３ａと、小径部３ａにおける操作部２側の端部（図１における上端部）に形成された大径部３ｂとを一体に備える。大径部３ｂは、小径部３ａと中心軸が一致する形に形成されており、その外周面には溝部３ｃが大径部３ｂの外周面を一周する形に形成されている。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。
【００２３】
コイルボビン４ａの内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、大径部３ｂの外径未満に設定されている。第１の鍔部４ｃには、検出部４をケース１に取り付けるための取付孔４ｅが形成されている。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。本実施形態では、検出コイルＬは、図２に示すように、操作部２が規定位置にある時（操作部２の操作が解除された時）の被検出部５の位置（中立位置）に対応する領域Ｒに巻線が巻回されていない部分を有する。
【００２４】
被検出部５は、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からなり、その中心軸を小径部３ａの中心軸に一致する形で小径部３ａにインサートされることで作動子３に取り付けられている。作動子３ａの小径部３ａの外面には、作動子３の中心軸方向を長手方向とする溝からなる流路部３ｄが形成されている。流路部３ｄは、小径部３ａをコイルボビン４ａの内側に差し入れた際にコイルボビン４ａの軸方向一端側の空間部（図１における下側の空間部）と、軸方向他端側の空間部（図１における上側の空間部）とを連通させることで、空気の圧力が偏らないようにし、作動子３がコイルボビン４ａ内をスムーズに移動できるようにするためのものである。
【００２５】
信号処理部６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６ａにより構成されており、図３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６ａ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６ｂ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。
【００２６】
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、被検出部５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。
【００２７】
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。
【００２８】
〔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当接リブ２ｂが作動子３を押圧する力が強まり、作動子３は作動子ばね１１のバネ力に抗してケース１の厚み方向他端側、すなわち図１にＭ１で示す下方向に移動し、これに伴って被検出部１もケース１の厚み方向他端側に移動し、その結果、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量が増加する。その後に、挿入部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、作動子３は作動子バネ１１によって操作部２側に付勢されているから、操作部２の当接リブ２ｂに当接した状態を維持しながら、ケース１の厚み方向一端側、すなわち図１にＭ２で示す上方向に移動する。従って被検出部４もケース１の厚み方向一端側に移動し、被検出部５の検出コイルへの挿入量は操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。
【００２９】
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当接リブ２ｂが作動子を押圧する力が弱まり、作動子３は作動子バネ１１のバネ力によってケース１の厚み方向一端側、すなわち図１にＭ２で示す上方向に移動し、これに伴って被検出部４もケース１の厚み方向一端側に移動し、その結果、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量が減少する。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当接リブ２ｂが作動子３を押圧する力が元（規定位置の時の力）に戻るから、作動子３は作動子バネ１１のバネ力に抗してケース１の厚み方向他端側、すなわち図１にＭ１で示す下方向）に移動する。従って、被検出部５もケース１の厚み方向他端側に移動して、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量は、操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。
【００３０】
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被検出部５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、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量（被検出部５と検出コイルＬとの距離）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。また既に述べたように、検出コイルＬは、図２に示すように、操作部２が規定位置にある時（操作部２の操作が解除された時）の被検出部５の位置（中立位置）に対応する領域Ｒに巻線が巻回されていない部分を有する。このため操作部２が規定位置付近にある時には、検出コイルＬのインピーダンスは変化せず、出力信号Ｖｏｕｔは図４に示すように常に一定になる。従って、操作部２の規定位置にばらつきが生じることによって出力信号Ｖｏｕｔが変化することを抑制できる。
【００３１】
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】
【００３２】
【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部分拡大図である。
【図３】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。
【図４】図１に示すスイッチ装置における操作部の変位に伴う出力電圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：ケース
２：操作部
３：作動子
４：検出部
５：被検出部
６：信号処理部
１１：作動子バネ
１３：復帰バネ
ＳＷ：スイッチ装置
【図１】
2009129244.tif 000003
【図２】
2009129244.tif 000004
【図３】
2009129244.tif 000005
【図４】
2009129244.tif 000006