(57)【要約】【課題】揺動操作される操作ノブのスイッチ切換え機構に接点不良が起こらず、長寿命化に好適なストークスイッチ装置を提供すること。【解決手段】ハウジング１の開口１ａに露出する操作ノブ４を揺動操作すると、永久磁石６を固着してハウジング１内に回動可能に支持された回転部材５が回転駆動され、この永久磁石６の回転位置に応じたハウジング１内の磁界変化がハウジング１内の回路基板３に実装されたＧＭＲセンサ１１によって検出されるように構成した。操作ノブ４や回転部材５や回路基板３等は、ハウジング１に固定されたホルダ２に保持されている。また、操作ノブ４に往復動可能に保持されて回転部材５のカム面５ａに弾接する押圧子７が、操作ノブ４の揺動操作時にカム面５ａの山部を乗り越えてクリック感が生起されるようになっている。【選択図】図３
2009164048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する筒状のハウジングと、このハウジングの前記開口に露出して揺動操作可能に支持された操作ノブと、カム面を有して前記ハウジング内で回動可能に支持され前記操作ノブによって回転駆動される回転部材と、この回転部材に固着された永久磁石と、前記操作ノブに往復動可能に保持されて前記カム面に弾接する押圧子と、前記ハウジング内に配設されて該ハウジングの長手方向に沿って延在する回路基板と、この回路基板に実装された巨大磁気抵抗効果センサとを備え、
前記永久磁石は、該永久磁石の回動面が前記回路基板の主面と略平行となるように前記回転部材に固着されると共に、前記回路基板の主面と略平行に着磁され、前記巨大磁気抵抗効果センサは前記永久磁石の回動軌跡と対向するように設けられていることを特徴とするストークスイッチ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記ハウジングの内部に固定されたホルダを備え、このホルダが前記操作ノブと前記回転部材および前記回路基板を保持していることを特徴とするストークスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリングホイールの近傍に装備されてワイパーやターンシグナル等のスイッチ切換えに用いられるストークスイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のストークスイッチ装置は、通常、ステアリングコラム等に固定された筐体の左右両側に一対配設されてコンビネーションスイッチを構成している。そして、各ストークスイッチ装置の筒状のハウジングを上下方向や前後方向へ揺動操作することによって、前照灯のビーム切換えやターンシグナル等のスイッチ切換えが可能であると共に、このハウジングに支持された操作ノブを該ハウジングに対して揺動操作することによって、ワイパー等のスイッチ切換えが可能であるという構成のものが広く知られている。
【０００３】
かかるストークスイッチ装置において、前記操作ノブの操作性を向上させた従来例として、操作ノブを筒状のハウジングの先端部（長手方向の一端部）に配置し、この操作ノブに往復動可能に保持された球状の押圧子をスプリングで弾性付勢すると共に、この押圧子が弾接するカム面を有して操作ノブに回転駆動される回転部材をハウジング内に回動可能に支持し、この回転部材に取り付けた摺動子（可動接点）が回路基板上の固定接点と接離するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来例では、筒状のハウジングの先端部に存する開口に操作ノブを露出させており、この操作ノブにハウジング内へ突出して回転部材と係合する駆動突起が設けられているため、操作ノブが揺動操作されると駆動突起が回転部材を回転させる。また、操作ノブが揺動操作されると球状の押圧子が回転部材のカム面に沿って移動し、この押圧子がカム面の山部を乗り越えたときにクリック感が生起されるようになっている。さらに、回転部材に取着された摺動子がハウジング内に設置された回路基板の固定接点形成面に摺接しているため、操作ノブの揺動操作に伴って回転部材が回転すると、固定接点に対する摺動子の接触位置が変化してスイッチ切換えが行われるようになっている。このようにカム面を有する回転部材が操作ノブの揺動操作に伴って回転駆動されるという構成にしてあると、カム面の傾斜がなだらかであっても、その山部を乗り越えた押圧子を安定的に保持できるため、比較的軽い操作力で操作ノブの揺動操作が行えるようになる。
【特許文献１】特開平１１−１１１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のストークスイッチ装置では、回転部材に取り付けられた摺動子を回路基板の固定接点形成面に対して摺動させることでスイッチ切換えが行われるようになっているため、操作ノブの度重なる揺動操作によって接点が経年的に摩耗したり、接点の酸化や硫化によって導通不良を生じる虞があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、揺動操作される操作ノブのスイッチ切換え機構に接点不良が起こらず、長寿命化に好適なストーク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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明のストークスイッチ装置は、開口を有する筒状のハウジングと、このハウジングの前記開口に露出して揺動操作可能に支持された操作ノブと、カム面を有して前記ハウジング内で回動可能に支持され前記操作ノブによって回転駆動される回転部材と、この回転部材に固着された永久磁石と、前記操作ノブに往復動可能に保持されて前記カム面に弾接する押圧子と、前記ハウジング内に配設されて該ハウジングの長手方向に沿って延在する回路基板と、この回路基板に実装された巨大磁気抵抗効果センサとを備え、前記永久磁石は、該永久磁石の回動面が前記回路基板の主面と略平行となるように前記回転部材に固着されると共に前記回路基板の主面と略平行に着磁され、前記巨大磁気抵抗効果センサは前記永久磁石の回動軌跡と対向するように設けられている構成とした。
【０００７】
このように構成されたストークスイッチ装置では、操作ノブを揺動操作すると回転部材が回転駆動されるため、この回転部材に固着された永久磁石の回転位置に応じてハウジング内の磁界が変化し、その磁界変化によって巨大磁気抵抗効果センサの電気抵抗が変化する。したがって、巨大磁気抵抗効果センサの抵抗変化に基づいて操作ノブの揺動操作位置が検出可能となり、操作ノブの揺動操作時に摺動子（可動接点）を固定接点に接離させることなくスイッチ切換えを行うことができる。それゆえ、操作ノブのスイッチ切換え機構に接点の摩耗や酸化等に起因する導通不良（接点不良）が起こらず、ストークスイッチ装置の長寿命化が実現できる。また、カム面を有する回転部材が操作ノブの揺動操作に伴って回転駆動されるため、カム面の傾斜がなだらかであっても、その山部を乗り越えた押圧子を安定的に保持することができ、比較的軽い操作力で操作ノブの揺動操作を行うことができる。
【０００８】
上記の構成において、ハウジングの内部に固定されたホルダを備え、このホルダが操作ノブと回転部材および回路基板を保持していると、ホルダに操作ノブや回転部材や回路基板等を取り付けてなる半製品にハウジングを外装させてストークスイッチ装置を組み立てることができるため、組立作業が容易に行える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のストークスイッチ装置は、操作ノブによって回転駆動される回転部材に永久磁石を固着し、回転部材の回転に伴う永久磁石の回転位置に応じたハウジング内の磁界の変化を巨大磁気抵抗効果センサによって検出するため、巨大磁気抵抗効果センサの抵抗変化に基づいて操作ノブの揺動操作位置を検出することができる。それゆえ、操作ノブの揺動操作時に摺動子（可動接点）を固定接点に接離させることなくスイッチ切換えを行うことができ、接点の摩耗や酸化等に起因する導通不良（接点不良）が起こらず長寿命化に好適なストークスイッチ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の分解斜視図、図２は本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の全体断面図、図３は本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の要部断面図、図４は図３に示す回転部材の平面図、図５は図３に示す操作ノブおよび回転部材の動作説明図、図６は図３に示す永久磁石と巨大磁気抵抗効果センサの相対位置関係を示す説明図、図７は図６に示す巨大磁気抵抗効果センサの回路構成図、図８は図３に示す永久磁石の回転角と巨大磁気抵抗効果センサの出力電圧との関係を示す説明図である。
【００１１】
これらの図に示すストークスイッチ装置は、コンビネーションスイッチの一部を構成する筒状のハウジング１と、このハウジング１の内部に収納保持されたホルダ２と、このホルダ２上に保持された回路基板３と、ハウジング１の先端部に露出する揺動操作可能な操作ノブ４と、カム面５ａを有してホルダ２に回動可能に支持された回転部材５と、この回転部材５に固着された永久磁石６と、操作ノブ４に往復動可能に保持された球状の押圧子７と、この押圧子７をカム面５ａに向けて弾性付勢するスプリング８と、ホルダ２に回動可能に支持された操作リング９と、ハウジング１に昇降可能に支持された操作キー１０等を備えている。また、回路基板３には、永久磁石６の回転位置に応じたハウジング１内の磁界変化を検出するための巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｅｆｅｃｔ）センサ１１や、操作リング９の回転動作時に駆動されるスライダ１２や、このスライダ１２に固着された永久磁石１３の磁界変化を検出するための巨大磁気抵抗効果センサ１４や、操作キー１０の押圧操作時に駆動される図示せぬプッシュスイッチ等が実装されている。なお、以下、巨大磁気抵抗効果センサをＧＭＲセンサと略称する。
【００１２】
ハウジング１は、下面側が開放されたケース１５と、このケース１５の下面開放端を蓋閉するカバー１６とからなり、これらケース１５とカバー１６はスナップ結合によって一体化されている。ハウジング１の長手方向に沿う一端側の先端部には開口１ａが形成されており、この開口１ａに露出する操作ノブ４はホルダ２に揺動可能に支持されている。また、ケース１５とカバー１６の相対向する箇所にはそれぞれ開口１５ａ，１６ａが形成されており、これら開口１５ａ，１６ａに操作リング９の一部が露出している。さらに、ケース１５には開口１５ａとは別の開口１５ｂが形成されており、この開口１５ｂに操作キー１０が露出している。
【００１３】
ホルダ２はハウジング１の長手方向に沿って延びる長尺体であり、ネジ１７を用いてケース１５に固定されている。ホルダ２にはスライダ１２を包囲するように半円筒状部２ａが形成されており、この半円筒状部２ａにスプリング１８を介して金属球１９が保持されている。また、ホルダ２には複数の係止突起２ｂが突設されており、これら係止突起２ｂによって回路基板３を保持することにより、回路基板３がハウジング１の長手方向に沿って延在するようになっている。
【００１４】
操作ノブ４は、ホルダ２の先端部に一対設けられた湾曲桟部２ｃにスナップ結合により取り付けられて揺動可能に支持されている。この操作ノブ４にはハウジング１内へ突出する筒状部４ａおよび駆動突起４ｂが設けられており、筒状部４ａ内にスプリング８が収納され、駆動突起４ｂが回転部材５の被駆動部５ｂと係合している。そして、スプリング８に弾性付勢される押圧子７が回転部材５のカム面５ａに弾接している。また、回転部材５には円筒形状の軸部５ｃが設けられており、図３に示すように、軸部５ｃにホルダ２の支軸２ｄが挿入されて回転部材５が回動可能に支持されていると共に、軸部５ｃのうち回路基板３と対向する側の空所５ｄに円板形状の永久磁石６が圧入や接着等によって固着されている。図３に示すように、この永久磁石６は回路基板３を介してＧＭＲセンサ１１と対向する位置に配置されるため、回転部材５が回転して軸部５ｃと一体的に永久磁石６が回転すると、その永久磁石６の回転位置に応じたハウジング１内の磁界変化をＧＭＲセンサ１１によって検出することができる。なお、永久磁石６は、その回動面が回路基板３の主面と略平行となるように回転部材５に固着されると共に、回路基板３の主面と略平行に着磁されている。
【００１５】
すなわち、図６に示すように、永久磁石６は中心Ｏを通る二等分線Ｌを対称軸として一方の縁部がＮ極で他方の縁部がＳ極となるように着磁されており、この永久磁石６が回路基板３の片面（図３の下面）と微小ギャップを保って対向していると共に、回路基板３の他面（図３の上面）にＧＭＲセンサ１１が実装されている。このＧＭＲセンサ１１は、非磁性の中間層を介して固定磁化層と自由磁化層を積層した４つのＧＭＲ素子が図７に示すようなブリッジ回路を構成するように接続されており、図６に示すような１つのパッケージとして構成されている。なお、図７中の矢印は各ＧＭＲ素子の固定磁化層の磁化方向を示している。そして、ＧＭＲセンサ１１は永久磁石６の回動軌跡に対向するように設けられている。具体的には、操作ノブ４が操作されていない中立状態において、図６に示すように永久磁石６の中心ＯがＧＭＲセンサ１１のパッケージの中心位置を通るように配置されており、ＧＭＲセンサ１１に対して永久磁石６を図６の矢印Ａ−Ｂ方向へ回転させると、その永久磁石６の回転位置に応じてハウジング１内の外部磁界が変化し、各ＧＭＲ素子の自由磁化層の磁化方向が変化するため、ＧＭＲセンサ１１の電気抵抗が変化する。その結果、ＧＭＲセンサ１１に所定電圧Ｖｄｄを印加した状態では、永久磁石６の回転方向と回転角に応じて出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）が変化し、図８に示すような「永久磁石の回転角−ＧＭＲセンサの出力電圧」の関係が得られる。したがって、永久磁石の回転角が±９０度未満の範囲内、望ましくは図８の破線で囲まれた直線に近い部分の出力電圧に基づいて、永久磁石６の回転方向と回転角に応じた操作ノブ４の揺動操作位置を検出することができる。それゆえ、操作ノブ４の揺動操作によってスイッチ切換えを行うことができる。
【００１６】
なお、図８中の回転角を示す横軸上の０（ゼロ）は、図６に示すように永久磁石６の着磁方向がＧＭＲセンサ１１のパッケージの長軸と平行な中立状態、例えば図５（ｂ）の状態を示している。したがって、図６に示す中立状態から永久磁石６が図示時計回り方向（矢印Ａ方向）または反時計回り方向（矢印Ｂ方向）へ１８０度回転すると、その回転に伴ってＧＭＲセンサ１１からの出力電圧が正弦波に沿って増減する。
【００１７】
図５に示すように、操作ノブ４が揺動操作されると押圧子７がカム面５ａに沿って移動し、この押圧子７がカム面５ａの山部を乗り越えたときにクリック感が生起されるようになっている。また、操作ノブ４が揺動操作されると駆動突起４ｂが被駆動部５ｂを駆動するため、回転部材５は操作ノブ４とは逆向きに回転する。すなわち、操作ノブ４が揺動操作されていないときには、図５（ｂ）に示すように回転部材５が回転駆動されていないため、永久磁石６は図６に示す中立状態に保たれているが、操作ノブ４が図５（ａ）に示すように一方向へ揺動操作されたり、図５（ｃ）に示すように他方向へ揺動操作されると、回転部材５が操作ノブ４とは逆向きに回転して、ＧＭＲセンサ１１に対する永久磁石６の回転位置が変化する。そのため、前述したようにＧＭＲセンサ１１からの出力電圧に基づいて永久磁石６の回転方向と回転角を検出することができて、操作ノブ４の揺動操作位置に応じたスイッチ切換えが行えるようになっている。なお、永久磁石６の回動面は回路基板３の主面に対して略平行に設定されているため、ＧＭＲセンサ１１は永久磁石６との間隔が一定に保たれて高精度な検出が行いやすくなっている。
【００１８】
操作リング９は駆動体２０に外嵌されて一体化されており、この駆動体２０がホルダ２の半円筒状部２ａに回動可能に保持されている。駆動体２０の周壁にはクリック孔２０ａと螺旋状孔２０ｂとが形成されている。クリック孔２０ａにはスプリング１８に弾性付勢される金属球１９が係脱可能となっており、螺旋状孔２０ｂにはスライダ１２が摺動自在に係合している。スライダ１２には、回路基板３と微小ギャップを保って対向する円板形状の永久磁石１３が圧入や接着等により固着されているが、この永久磁石１３の着磁方向は回路基板３の板厚方向と略平行である。そして、操作リング９を回転操作すると、駆動体２０が周方向へ回転して螺旋状孔２０ｂの内壁がスライダ１２を駆動するため、永久磁石１３を固着したスライダ１２がホルダ２の長手方向に沿って直線的に移動し、この永久磁石１３の直線移動を回路基板３上のＧＭＲセンサ１４で検出することによって、操作リング９の回転操作位置に応じたスイッチ切換えが行えるようになっている。なお、操作リング９の回転操作時には、駆動体２０の回転に伴って金属球１９がクリック孔２０ａと係脱するため、クリック感が生起されるようになっている。また、操作キー１０を押圧操作すると、回路基板３上の図示せぬプッシュスイッチが駆動されてスイッチ切換えが行えるようになっている。ただし、本発明はハウジング１に揺動操作可能な操作ノブ４が支持されているストークスイッチ装置に関するものであり、操作リング９や操作キー１０を用いたスイッチ切換え機構は本発明とは直接関係しないため、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態例に係るストークスイッチ装置は、操作ノブ４によって回転駆動される回転部材５に永久磁石６を固着し、この回転部材５の回転に伴う永久磁石６の回転位置に応じたハウジング１内の磁界変化をＧＭＲセンサ１１によって検出するため、ＧＭＲセンサ１１の抵抗変化に基づいて操作ノブ４の揺動操作位置を検出することができる。それゆえ、操作ノブ４の揺動操作時に、摺動子（可動接点）を固定接点に接離させることなくスイッチ切換えを行うことができて、接点の摩耗や酸化等に起因する導通不良（接点不良）が起こらず、そのためストークスイッチ装置の長寿命化が実現できる。しかも、本実施形態例では、操作リング９の回転操作時にも、永久磁石１３の回転位置に応じた駆動体２０内の磁界変化をＧＭＲセンサ１４で検出することによってスイッチ切換えが行えるようにしてあるため、この点でも接点不良を回避した長寿命化が実現されている。
【００２０】
また、本実施形態例においては、ハウジング１の内部に固定されるホルダ２に予め操作ノブ４や回転部材５や回路基板３等を取り付けた後、この半製品にハウジング１（ケース１５とカバー１６）を外装させてストークスイッチ装置を組み立てることができるため、組立作業が容易に行える。
【００２１】
なお、上記実施形態例では、回転部材５の軸部５ｃに永久磁石６を固着しているが、永久磁石６を回転部材５の他部に固着し、この永久磁石６の移動領域またはその近傍と対向する位置にＧＭＲセンサ１１を配置させてもよい。
【００２２】
また、上記実施形態例では、ハウジング１がケース１５とカバー１６を組み合わせて構成されているが、ハウジング１が予め筒状であってもよい。
【００２３】
また、前述したように本発明はハウジング１に揺動操作可能な操作ノブ４が支持されているストークスイッチ装置に関するものなので、操作リング９や操作キー１０を用いたスイッチ切換え機構については適宜省略可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の全体断面図である。
【図３】本発明の実施形態例に係るストークスイッチ装置の要部断面図である。
【図４】図３に示す回転部材の平面図である。
【図５】図３に示す操作ノブおよび回転部材の動作説明図である。
【図６】図３に示す永久磁石とＧＭＲセンサの相対位置関係を示す説明図である。
【図７】図６に示すＧＭＲセンサの回路構成図である。
【図８】図３に示す永久磁石の回転角とＧＭＲセンサの出力電圧との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ハウジング
１ａ  開口
２  ホルダ
３  回路基板
４  操作ノブ
４ｂ  駆動突起
５  回転部材
５ａ  カム面
５ｃ  軸部
６  永久磁石
７  押圧子
８  スプリング
１１  巨大磁気抵抗効果センサ（ＧＭＲセンサ）
【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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【図７】
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【図８】
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