JP2006092777A - 無接点スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化の影響を受けずに高精度でＯＮ／ＯＦＦを検出する。
【解決手段】 ケーシング３のセンサ収納部４にユニポーラ検出型のホール素子２０を備える回路基板２１を磁路板２５を介して取り付ける。センサ収納部から延びるロッド支持部５の貫通穴７にロッド１０をストローク可能に挿通する。ロッドはスプリング１５によりその大径部１１の肩が開口壁４ｂに当接する方向に付勢され、その当接状態で先端がロッド支持部の端面５ａから突出している。大径部１１には磁石１７が取り付けられ、磁石はロッドのストローク範囲の両端ではホール素子２０の真正面から外れており、ロッドが所定量押し込まれた位置でホール素子に最接近する。磁石が真正面に来て切り換わるまではホール素子が受ける磁力線の向きは変わらないので、温度にかかわらず一定位置でＯＮ、ＯＦＦが切り換わる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のストップランプスイッチ等として用いる無接点スイッチに関する。

従来、車両のブレーキペダルに付設されるストップランプスイッチとして、摺動接点方式のスイッチが用いられていたが、これは異物による接点の接触障害に起因する動作不良や、接点のこすれによる異音が発生し易いと問題があった。
その対策として、例えば特開２００４−２０００４６号公報には、仕切り板の一方の面にホール素子を設け、これに対して固定的な位置関係でバイアス磁石を配置するとともに、仕切り板の反対側の面にそって移動可能に磁性体を設けた無接点方式の近接スイッチが開示されている。
この近接スイッチでは、磁性体の位置に応じてホール素子への印加磁束量が変化するので、ホール素子の出力から印加磁束量を検出することにより、磁性体の相対的な位置を求め、その位置からＯＮ（オン）またはＯＦＦ（オフ）の検出信号を得ることができる。
特開２００４−２０００４６号公報

しかしながら、上記従来の無接点方式の近接スイッチでは、周囲温度の変化による磁力の変化が大きい。例えば判断基準値を５ｍＴ（ミリテスラ）として該判断基準値以下をＯＦＦ、判断基準値より高いときをＯＮに設定していても、温度変化で基準値が変動するので、誤差が生じ、検出精度を確保できないという問題がある。

したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、温度変化の影響を受けずに高い精度でＯＮ／ＯＦＦを検出できる無接点スイッチを提供することを目的とする。

このため、本発明は、ユニポーラ型のホール素子を設けたケーシングと、ケーシングに対して移動可能で、磁石を取り付けたストローク部材とを有し、該ストローク部材の移動範囲の両端ではそれぞれ磁石とホール素子は離間し、移動範囲の途中で磁石がホール素子に最接近するように設定されているものとした。

ストローク部材の移動範囲の両端からそれぞれ最接近位置までの間は、周囲温度にかかわりなくホール素子の出力状態が保持され、最接近位置で切り換わるので、温度変化の影響を受けずに高い精度でＯＮ／ＯＦＦを検出できる。

以下、本発明をストップランプスイッチに適用した実施の形態について説明する。このストップランプスイッチは、例えばＬＥＤからなるストップランプの駆動電流回路に挿入されて、ストップランプをＯＮ／ＯＦＦさせるものである。
図１は実施の形態の構成を示す断面図である。
ストップランプスイッチ１は、内部に後述のホール素子を配置したケーシング３と、ストローク部材としてケーシング３に対して相対的に移動可能に配置され磁石１７が取り付けられたロッド１０を主要素としている。
ケーシング３は、ボックス形状のセンサ収納部４と、センサ収納部４から延びるロッド支持部５と、センサ収納部４のロッド支持部５とは反対側に形成されたコネクタ部６とからなる。

センサ収納部４の内側壁４ａには、ユニポーラ検出型のホール素子２０を備える回路基板２１が、磁性体からなる磁路板２５を介して取り付けられている。磁路板２５はロッド１０のストローク方向に延びている。
回路基板２１には、ホール素子２０の出力に基いて動作するＦＥＴなどの半導体駆動素子を用いたパワースイッチ回路が構成されており、その図示しない入出力端子がコネクタ部６の端子２７に接続されている。
ロッド支持部５には貫通穴７が設けられ、この貫通穴７にロッド１０が挿通されている。またロッド支持部５の外周には雄ねじ９が形成されている。

ロッド１０はセンサ収納部４側の端に大径部１１を備え、大径部１１の肩がセンサ収納部４における貫通穴７の開口壁４ｂに当接した状態で、他端（先端）がロッド支持部５の端面５ａから所定量突出している。
ロッド１０の大径部１１の端面にはスプリング受け凹部１３が形成され、センサ収納部４の開口壁４ｂと対向するコネクタ部側の端壁４ｃにはスプリング支持突起１４が設けられて、スプリング支持突起１４とスプリング受け凹部１３間に配置されたスプリング１５により、ロッド１０はその大径部１１の肩が開口壁４ｂに当接する方向に付勢されている。

磁石１７は回路基板２１に対向させてロッド１０の大径部１１に固定されている。磁石１７は、大径部１１の肩が開口壁４ｂに当接した図示の位置で、回路基板２１上のホール素子２０の真正面から外れており、ロッド１０が所定量押し込まれた位置で、ホール素子２０の真正面に来て最接近するように設定されている。
ロッド１０の大径部１１から先端方向所定の範囲には外周面に軸方向のキー突条１９が形成され、ロッド支持部５の貫通穴７にはキー突条１９と整合するキー溝８が形成されて、ロッド１０が貫通穴７内を軸方向にストローク中回転しないようになっている。これにより、大径部１１上の磁石１７は常に回路基板２１に対向する。

以上のように構成されたストップランプスイッチ１は、図２に示すように、足離し状態のブレーキペダルのレバー３０にロッド１０の先端を当接させて、ロッド先端がロッド支持部５の端面５ａとほぼ一致するように、車体側固定部の雌ねじを備える取付けブラケット３５に、ロッド支持部５の雄ねじ９を用いて取付けられる。なお、３７はロックナットである。
レバー３０の支持構造はとくに図示しないが、公知のように、図２において上方の図示しない端部で車体側固定部に回動可能に支持され、リターンスプリングでロッド支持部５に当接する方向に付勢されている。

この状態において、ケーシング３内のスプリング１５は圧縮された状態で、ロッド１０を押し戻し方向に付勢している。そして、ロッド１０の大径部１１に取り付けられた磁石１７は、ホール素子２０からコネクタ部６側寄りに外れている。
磁石１７からは一方の磁極（例えばＮ極）からの磁力線がホール素子２０に印加されており、回路基板２１に構成されたパワースイッチ回路はＯＦＦ状態を形成し、すなわちストップランプスイッチ１はＯＦＦとなっている。

つぎに、ドライバがブレーキペダルを踏み、ブレーキペダルのレバー３０が回動してロッド支持部の端面５ａから離れると、図３に示すように、ケーシング３内のスプリング１５で付勢されていたロッド１０が、その先端をレバー３０に当接させたまま、レバー３０に追随してロッド支持部の端面５ａから突出する方向にストロークする。
これにより、ロッド１０の大径部１１に取り付けられホール素子２０から離間していた磁石１７が、ホール素子２０に接近していく。

磁石１７がホール素子２０に接近していく間、ホール素子２０には磁石１７の一方の磁極からの磁力線が継続的に印加されているので、ホール素子２０の出力に基くストップランプスイッチ１のＯＦＦ状態は変わらない。この際、回路基板２１には磁路板２５が取り付けられているので、これが磁路となってホール素子２０は大きな磁束の中にあり、安定した状態が確保される。
そして、ロッド１０のストロークがさらに進んで、磁石１７がホール素子２０の真正面に至ると、ホール素子２０に印加される磁力線が磁石１７の他方の磁極（Ｓ極）からの磁力線に反転するので、ＯＦＦ状態がＯＮに切り換わる。図３は磁石１７がホール素子２０の真正面に至った状態を示している。

その後、ブレーキペダルのレバー３０がさらに回動していくと、ロッド１０はその大径部１１の肩がセンサ収納部の開口壁４ｂに当接して、それ以上のストロークが規制され、図４に示すように、レバー３０に対するロッド１０の追従は終了する。
磁石１７がホール素子２０の真正面の位置を過ぎて離れていく間、ホール素子２０には磁石１７の他方の磁極からの磁力線が継続的に印加されているので、ホール素子２０の出力に基くストップランプスイッチ１のＯＮ状態は変わらない。したがって、ブレーキペダルが大きく踏込まれ、レバー３０とロッド１０が離れている間もＯＮ状態が継続される。
車両の必要な減速が終わり、踏込まれていたブレーキペダルが戻されるときは、上述と逆の順でストップランプスイッチ１はＯＮからＯＦＦ状態へ切り換わる。

実施の形態は以上のように構成され、ユニポーラ型のホール素子２０を設けたケーシング３と、ケーシング３に対して移動可能で、磁石１７を取り付けたロッド１０とを有し、ロッド１０のストローク範囲の両端ではそれぞれ磁石１７とホール素子２０は離間し、ストロークの途中で磁石１７がホール素子２０に最接近するように設定されているので、ロッド１０のストローク範囲の両端からそれぞれ最接近位置までの間はホール素子２０にかかる磁力線の向きが変わず、周囲温度にかかわりなくＯＮまたはＯＦＦの状態が保持され、最接近位置でＯＮ／ＯＦＦが切り換わる。したがって、温度変化の影響を受けずに高い精度でＯＮ／ＯＦＦを検出できる。

さらに、ホール素子２０は磁路板２５を介してケーシング３の内側壁に取り付けられているので、その磁路形成によりホール素子２０が大きな磁束の中にあり、外乱磁気に影響されることなく安定したＯＮまたはＯＦＦ状態が確保される。
また、磁路板２５は放熱板としても機能するから、ホール素子２０が取り付けられた回路基板２１に半導体駆動素子などを用いたパワースイッチ回路を構成しても、優れた放熱性が得られる。

また、ケーシング３は、ホール素子２０を収納するセンサ収納部４と、貫通穴７を備えてセンサ収納部４から延びるロッド支持部５とを有し、ロッド１０は貫通穴７に挿通されてセンサ収納部４側の端部に磁石１７が取り付けられるとともに、センサ収納部４に配置されたスプリング１５により、その先端がロッド支持部５の端面から突出する方向に付勢されている構成であるから、ロッド１０の先端をブレーキペダルのレバー３０に当接させて動作可能とすることができ、またロッド支持部外周のねじを用いて固定側に取り付けることで動作位置の調整設置がとくに簡単である。

本発明の実施の形態の構成を示す断面図である。 実施の形態の動作説明図である 実施の形態の動作説明図である 実施の形態の動作説明図である

符号の説明

１ ストップランプスイッチ
３ ケーシング
４ センサ収納部
４ａ 内側壁
４ｂ 開口壁
４ｃ 端壁
５ ロッド支持部
５ａ 端面
６ コネクタ部
７ 貫通穴
８ キー溝
９ 雄ねじ
１０ ロッド（ストローク部材）
１１ 大径部
１３ スプリング受け凹部
１４ スプリング支持突起
１５ スプリング
１７ 磁石
１９ キー突条
２０ ホール素子
２１ 回路基板
２５ 磁路板
２７ 端子
３０ レバー
３５ 取付けブラケット
３７ ロックナット

Claims (3)

1. ユニポーラ型のホール素子を設けたケーシングと、
   ケーシングに対して移動可能で、磁石を取り付けたストローク部材とを有し、
   該ストローク部材の移動範囲の両端ではそれぞれ前記磁石と前記ホール素子は離間し、移動範囲の途中で前記磁石が前記ホール素子に最接近するように設定されていることを特徴とする無接点スイッチ。
2. 前記ホール素子は磁路板を介して前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の無接点スイッチ。
3. 前記ケーシングは、前記ホール素子を収納するセンサ収納部と、貫通穴を備えてセンサ収納部から延び外周にねじを形成したロッド支持部とを有し、
   前記ストローク部材は、前記貫通穴に挿通されたロッドであり、
   該ロッドのセンサ収納部側の端部に前記磁石が取り付けられ、
   前記ロッドは、前記センサ収納部に配置されたスプリングにより、その先端が前記ロッド支持部の端面から突出する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１または２記載の無接点スイッチ。

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