JP2008218016A

JP2008218016A - レバーコンビネーションスイッチ

Info

Publication number: JP2008218016A
Application number: JP2007049953A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueno; 洋上野; Kenji Tanaka; 賢次田中; Koichi Itoigawa; 貢一糸魚川
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP4891117B2

Abstract

【課題】信頼性を向上することが可能なレバーコンビネーションスイッチを提供すること。
【解決手段】磁気センサ３０は固定配置されるとともに、被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個）が磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるように、被操作手段が操作されることに伴って磁石１０及び磁性体２０が一体的に変位される。センサエレメント３１〜３８の各々は、自身が受けた磁界の磁束密度が高い程、電気抵抗値が小さくなるような磁気抵抗素子であり、その両端電圧が制御回路により監視されている。制御回路は、センサエレメント３１〜３８の各々の両端電圧を監視することで、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けたセンサエレメントの違いを根拠として、被操作手段の操作先の位置を特定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両運転中に頻繁に使用されるライト、ターン、ワイパーの各スイッチをハンドル回りに統合化した、いわゆるレバーコンビネーションスイッチに関する。

この種のレバーコンビネーションスイッチでは、ノブが回動操作されたり、或いはレバーが傾動操作されたりすることに伴って、摺動式の有接点スイッチを通じて電流経路が切り替えられるとともに、それにより操作態様に応じたライト、ターン、ワイパーの動作が実現されるようになっている（例えば、特許文献１〜特許文献６を参照）。
特開２０００−１１８１５号公報特開平１１−３２９１６２号公報特開２０００−２３１８４１号公報特開２０００−２０８００３号公報特開２０００−１８２４５７号公報特開２００３−２７６５７３号公報

しかしながら、有接点スイッチが用いられる従来のレバーコンビネーションスイッチでは、スプレー等に混ざっている揮発したシリコーン分子が接点部分に付着すると、そこに絶縁膜が形成されるとともに、そうなると操作態様に応じた電流が流れなくなり、スイッチとして機能しなくなる虞がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、信頼性を向上することが可能なレバーコンビネーションスイッチを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車載機器を動作させるために操作される被操作手段が操作されたとき、その被操作手段の操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた車載機器の動作が実現されるレバーコンビネーションスイッチにおいて、磁界を発する磁石と、その磁石から発せられた磁界を受ける磁気センサとを備え、前記磁石から発せられた磁界を前記磁気センサが受けるときの態様が前記被操作手段の操作先の位置毎に異なるように構成され、前記磁石から発せられた磁界を前記磁気センサが受けるときの態様の違いを根拠として、前記被操作手段の操作先の位置を特定する操作位置特定手段を備えていることをその要旨としている。

同構成によると、被操作手段が操作されることに伴って、磁石から発せられた磁界を磁気センサが受けるときの態様に違いが現れ、これを根拠として被操作手段の操作先の位置が特定される。ここに、有接点スイッチではなく、いわば磁気式の無接点スイッチが用いられているので、絶縁膜形成による接点不良の発生が回避され、よって信頼性を向上することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレバーコンビネーションスイッチにおいて、前記被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメントが前記磁石から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるように、前記磁気センサには複数のセンサエレメントが設けられ、前記操作位置特定手段は、前記磁石から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けたセンサエレメントの違いを根拠として、前記被操作手段の操作先の位置を特定することをその要旨としている。

同構成によると、被操作手段の操作先の位置に応じて、磁石から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるセンサエレメントに違いが現れ、これを根拠として被操作手段の操作先の位置を特定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のレバーコンビネーションスイッチにおいて、前記磁石のＮ極から発せられた磁界をＳ極へ導く磁性体が設けられ、前記被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメントが前記磁性体により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるように、前記被操作手段が操作されることに伴って前記磁性体が前記磁気センサに対して相対的に変位されることをその要旨としている。

同構成によると、被操作手段が操作されることに伴って磁性体及び磁気センサの少なくとも一方が変位されるような構成を採用することで、被操作手段の操作先の位置に応じて、磁性体により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるセンサエレメントに違いが現れ、これを根拠として被操作手段の操作先の位置を特定することができる。

本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
本発明によれば、信頼性を向上することができる。

以下、本発明を自動車のレバーコンビネーションスイッチに具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、運転席前方のステアリングホイール１の裏側には、ワイパースイッチユニット２とターンシグナルスイッチユニット３とからなるレバーコンビネーションスイッチ４が設けられている。そして、ワイパースイッチユニット２のレバー（被操作手段）が傾動操作されたとき、そのレバーの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じたワイパー（車載機器）の動作が実現されるようになっている。また、ターンシグナルスイッチユニット３のレバー（被操作手段）が傾動操作されたとき、そのレバーの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた方向指示器（車載機器）の動作が実現されるようになっている。さらに、ターンシグナルスイッチユニット３のノブ（被操作手段）が回動操作されたとき、そのノブの操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた前照灯（車載機器）の動作が実現されるようになっている。

ここで、ワイパースイッチユニット２のレバーの操作先の位置、ターンシグナルスイッチユニット３のレバーの操作先の位置、ターンシグナルスイッチユニット３のノブの操作先の位置、を磁気式の無接点スイッチを用いて検出する場合の動作について説明する。尚、ここでは、レバーやノブを総称して被操作手段といい、この被操作手段が、該被操作手段の操作先の位置としての第１の操作位置、同じく第２の操作位置、同じく第３の操作位置、・・・・・、同じく第８の操作位置まで操作される場合の動作について説明する。

図２に示すように、本実施形態では、１個の磁石１０、１個の磁性体２０、８個のセンサエレメント３１〜３８を有する磁気センサ３０により、磁気式の無接点スイッチが構成されている。

磁気センサ３０は固定配置されるとともに、その基板の表面には、十字方向とそれら４方向の各々から互いに同方向に４５度ずれた小計４つの中間方向とを含む合計８方向に沿って１方向１個ずつ合計８個のセンサエレメント３１〜３８が設けられている。つまり、隣り合うセンサエレメント同士のなす角度が４５度となるように、センサエレメント３１〜３８は全体として８方向に沿った放射状をなすように設けられている。尚、説明の便宜上、十字方向に沿ったセンサエレメントには符号３１〜３４を付してこれらをセンサエレメント３１〜３４と規定するとともに、４つの中間方向に沿ったセンサエレメントには符号３５〜３８を付してこれらをセンサエレメント３５〜３８と規定する。

そして、このような磁気センサ３０から離間するようにして、磁石１０及び磁性体２０が該磁気センサ３０に対して対向配置されている。これら磁石１０及び磁性体２０は、被操作手段（ワイパースイッチユニット２のレバー等）の内部に組み込まれるとともに、同被操作手段が操作されることに伴って一体的に変位されるようになっている。

尚、被操作手段は、原点位置から第１の操作位置〜第４の操作位置まで操作可能であり、且つ第１の操作位置（第２の操作位置、第３の操作位置、第４の操作位置）を経由して第５の操作位置（第６の操作位置、第７の操作位置、第８の操作位置）まで操作可能となっている。そして、これら８箇所の操作位置の各々にて被操作手段の操作を解除すると、被操作手段はモーメンタリ機能により原点位置に復帰するようになっている。

磁性体２０は、十字板状をなすとともに、十字方向の各先端部が互いに同方向に折り曲げられ、その折り曲げられた側の十字交叉位置には、磁石１０が固着されている。磁石１０は、磁性体２０に固着されている側がＮ極となるように着磁されるとともに、その反対側がＳ極となるように着磁されている。よって、磁石１０のＮ極から発せられた磁界は、磁性体２０の十字交叉位置から磁性体２０の形状に沿って十字方向の各先端部まで導かれるとともに、そこから空気中を伝わって最終的に磁石１０のＳ極へ導かれるようになっている。

尚、磁性体２０の十字方向と、磁気センサ３０のセンサエレメント３１〜３４による十字方向とが一致するように、磁性体２０及び磁気センサ３０の両者は位置決めされている。

さて、図３に示すように、被操作手段が原点位置にあるとき、磁石１０及び磁性体２０は、磁気センサ３０に対して水平な状態となる。従って、このとき、磁性体２０の十字方向と一致する十字方向に沿って設けられているセンサエレメント３１〜３４は、磁束密度が互いに等しい磁界を受けるとともに、該十字方向から４５度ずれるようにして設けられているセンサエレメント３５〜３８は、殆ど磁界を受けない。尚、このときにセンサエレメント３１〜３４が受ける磁界の磁束密度をＢ１、センサエレメント３５〜３８が受ける磁界の磁束密度をＢ０（＜Ｂ１）と規定する。

そして、図４に示すように、被操作手段が原点位置から第１の操作位置まで操作されたとき、磁石１０及び磁性体２０は、磁気センサ３０に対して傾斜される。従って、このとき、センサエレメント３１は、他のセンサエレメント３２〜３８よりも磁束密度が高くなる態様で磁界を受ける。尚、このときにセンサエレメント３１が受ける磁界の磁束密度をＢ２（＞Ｂ１）と規定する。

同様に、被操作手段が原点位置から第２の操作位置（第３の操作位置〜第８の操作位置）まで操作されたとき、磁石１０及び磁性体２０は、磁気センサ３０に対して傾斜される。従って、このとき、センサエレメント３２（３３〜３８）は、他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で磁界を受ける。尚、このときにセンサエレメント３２（３３〜３８）が受ける磁界の磁束密度はＢ２（＞Ｂ１）となる。

このように本実施形態では、磁気センサ３０は固定配置されるとともに、被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個）が磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるように、被操作手段が操作されることに伴って磁石１０及び磁性体２０が一体的に変位されるようになっている。

ここで、センサエレメント３１〜３８の各々は、自身が受けた磁界の磁束密度が高い程、電気抵抗値が小さくなるような磁気抵抗素子であり、その両端電圧が制御回路４０により監視されている。そして、制御回路４０は、センサエレメント３１〜３８の各々の両端電圧を監視することで、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けたセンサエレメントの違い（Ｂ２なる磁束密度の磁界を受けたセンサエレメントの違い）を根拠として、被操作手段の操作先の位置を特定するようになっている。

詳しくは、Ｂ２なる磁束密度の磁界を受けたことを示唆する電圧がセンサエレメント３１の両端に現れているとき、制御回路４０は、Ｂ２なる磁束密度の磁界を受けたセンサエレメントがセンサエレメント３１であることを根拠として、被操作手段が第１の操作位置まで操作されたことを特定するようになっている。

同様に、Ｂ２なる磁束密度の磁界を受けたことを示唆する電圧がセンサエレメント３２（３３〜３８）の両端に現れているとき、制御回路４０は、Ｂ２なる磁束密度の磁界を受けたセンサエレメントがセンサエレメント３２（３３〜３８）であることを根拠として、被操作手段が第２の操作位置（第３の操作位置〜第８の操作位置）まで操作されたことを特定するようになっている。

尚、このような磁気式の無接点スイッチをワイパースイッチユニット２のレバーの操作先の位置検出に適用した場合、第１の操作位置は例えばワイパーＯＦＦ位置に相当し、第２の操作位置はワイパーＩＮＴ位置に相当し、第３の操作位置はワイパーＬＯ位置に相当し、第４の操作位置はワイパーＨＩ位置に相当する。従って、ワイパースイッチユニット２のレバーが例えば第３の操作位置（ワイパーＬＯ位置）まで傾動操作されたとき、そのことが制御回路４０により特定されるとともに、このとき、ワイパーの低速駆動（ＬＯ）が実現されることになる。

また、このような磁気式の無接点スイッチをターンシグナルスイッチユニット３のレバーの操作先の位置検出やターンシグナルスイッチユニット３のノブの操作先の位置検出に適用した場合も同様に、レバーやノブの操作先の位置が制御回路４０により特定されるとともに、該操作先の位置に応じた方向指示器や前照灯の動作が実現されるようになっている。

本実施形態において制御回路４０は操作位置特定手段に相当する。
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。

（１）ワイパースイッチユニット２のレバー等が操作されることに伴って、磁石１０から発せられた磁界を磁気センサ３０が受けるときの態様に違いが現れ、これを根拠として前記レバー等の操作先の位置が特定される。ここに、有接点スイッチではなく、いわば磁気式の無接点スイッチが用いられているので、絶縁膜形成による接点不良の発生が回避され、よって信頼性を向上することができる。

（２）ワイパースイッチユニット２のレバー等の操作先の位置に応じて、磁石１０から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個）に違いが現れ、これを根拠として前記レバー等の操作先の位置を特定することができる。

（３）磁気センサ３０が固定配置されるとともに、ワイパースイッチユニット２のレバー等が操作されることに伴って磁性体２０が変位されるような構成を採用することで、前記レバー等の操作先の位置に応じて、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個）に違いが現れ、これを根拠として前記レバー等の操作先の位置を特定することができる。

（４）磁性体２０の形状に沿って磁路を形成し、その磁路によりいわば絞り込まれるようにして導かれた磁界をセンサエレメント３１〜３８が受けるようにすることで、センサエレメント３１〜３８間において、各々が受ける磁界の磁束密度の差を明確にできる。

（５）磁気式の無接点スイッチにより非接触での位置検出が行われるので、このような検出系に機械的な摺動部分は存在せず、よって異音を防止できる。また、異音防止を目的としたグリスを使用しなくて済む。

（６）上記（５）に関連して、検出系に機械的な摺動部分が存在しないので、摩耗粉等の異物の発生を防止できる。
（７）センサエレメント３１〜３８の寿命によるところが大きいが、一般的に寿命を延ばすことができる。

（８）大電流が流れるような状況下で有接点スイッチが用いられるのであれば、接点部分に絶縁膜が形成されていても、前記電流による絶縁破壊が起こるのでスイッチとして十分に機能することになる。これに対して、レバーコンビネーションスイッチのように小電流しか流れない状況下で有接点スイッチが用いられる場合、前記電流による絶縁破壊は期待できない。従って、本実施形態のように小電流しか流れないレバーコンビネーションスイッチ４に無接点スイッチを採用し、それにより絶縁膜形成による接点不良の発生を回避することは有用である。

（９）ハーネス接続不要な磁石１０及び磁性体２０を変位させる構成を採用しているので、電気的な接続状態を好適に維持しながら、ワイパースイッチユニット２のレバー等の操作先の位置を検出できる。

尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なる組み合わせとなる複数のセンサエレメントが、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受ける構成を採用してもよい。この場合、磁石１０から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けた複数のセンサエレメントの組み合わせ態様の違いを根拠として、制御回路４０により被操作手段の操作先の位置が特定される。

・磁石１０及び磁性体２０を固定配置するとともに、被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個又は複数）が、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるように、被操作手段が操作されることに伴って磁気センサ３０が変位される構成を採用してもよい。

・磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的に変位される構成は、磁性体２０及び磁気センサ３０の一方が固定配置されるとともに、他方が変位される構成に限定されない。つまり、磁性体２０及び磁気センサ３０の両方が変位される構成を採用してもよい。この場合、磁性体２０が変位されるとともに、それとは独立して磁気センサ３０が変位され、結果として、磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的に変位されるようにすればよい。そして、被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメント（３１〜３８のいずれか１個又は複数）が、磁性体２０により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁束密度が高くなる態様で受けるようにすればよい。

・磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的に変位される構成としては、磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的にスライドされる構成、磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的に回転される構成、磁性体２０が磁気センサ３０に対して相対的に傾斜される構成等が挙げられる。

・被操作手段が操作された場合にその操作者に対して操作感を付与するような節度機構を設けてもよい。
・他のセンサエレメントよりも磁束密度そのものが高くなる態様で磁界を受けたセンサエレメントの違いを根拠として、被操作手段の操作先の位置を特定する構成に代えて、被操作手段の操作前後における磁束密度の差が大きいセンサエレメントの違いを根拠として、被操作手段の操作先の位置を特定する構成を採用してもよい。このように構成すれば、操作前後の差をとることで磁界の変化を大きなものとして捉えることができる。

レバーコンビネーションスイッチが設けられる車内の要所を示す斜視図と、そのレバーコンビネーションスイッチの内部構成を示す概略図。磁気式の無接点スイッチを示す原理図。被操作手段が原点位置にあるときに磁気センサがどのような磁界を受けるのかを示す説明図。被操作手段が第１の操作位置まで操作されたときに磁気センサがどのような磁界を受けるのかを示す説明図。

符号の説明

４…レバーコンビネーションスイッチ、１０…磁石、２０…磁性体、３０…磁気センサ、３１〜３８…センサエレメント、４０…制御回路（操作位置特定手段）。

Claims

車載機器を動作させるために操作される被操作手段が操作されたとき、その被操作手段の操作先の位置が検出され、該操作先の位置に応じた車載機器の動作が実現されるレバーコンビネーションスイッチにおいて、
磁界を発する磁石と、その磁石から発せられた磁界を受ける磁気センサとを備え、
前記磁石から発せられた磁界を前記磁気センサが受けるときの態様が前記被操作手段の操作先の位置毎に異なるように構成され、
前記磁石から発せられた磁界を前記磁気センサが受けるときの態様の違いを根拠として、前記被操作手段の操作先の位置を特定する操作位置特定手段を備えていることを特徴とするレバーコンビネーションスイッチ。
請求項１に記載のレバーコンビネーションスイッチにおいて、
前記被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメントが前記磁石から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるように、前記磁気センサには複数のセンサエレメントが設けられ、
前記操作位置特定手段は、前記磁石から発せられた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けたセンサエレメントの違いを根拠として、前記被操作手段の操作先の位置を特定することを特徴とするレバーコンビネーションスイッチ。
請求項２に記載のレバーコンビネーションスイッチにおいて、
前記磁石のＮ極から発せられた磁界をＳ極へ導く磁性体が設けられ、
前記被操作手段の操作先の位置毎に互いに異なるセンサエレメントが前記磁性体により導かれた磁界を他のセンサエレメントよりも磁界の変化が大きくなる態様で受けるように、前記被操作手段が操作されることに伴って前記磁性体が前記磁気センサに対して相対的に変位されることを特徴とするレバーコンビネーションスイッチ。