JP2009129260A - Switching device - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a switch device that detects displacement of an operation unit.
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。
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。 In the conventional switch device, since the structure for returning the operating element to the specified position by the operating spring is unstable, the position of the operating element with respect to the operation unit is not stable, which causes a decrease in detection accuracy. Further, in the conventional switch device, the detected value is not proportional to the angle of the operation unit but is proportional to the amount of vertical pressing, and thus the operation angle of the operation unit cannot be detected.
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。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a switch device that can detect the operation angle of the operation unit with high accuracy.
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。 The switch device according to the present invention includes a case, an operation unit rotatably attached to the case, a return spring for returning the operation unit to a specified position with respect to the case, and housed in the case. A detection block that detects a displacement from a specified position, and the detection block includes a detection unit having a detection coil and a gear that meshes with a gear formed on the operation unit side, and detects according to the displacement of the operation unit. An actuator having a magnetic core whose position relative to the coil changes, and a current having a predetermined frequency and amplitude is output to the detection coil, and a voltage signal determined by the current and the impedance of the detection coil is converted into an electrical signal indicating the displacement of the operation unit. A signal processing unit.
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。 According to the switch device of the present invention, the position of the operating element with respect to the operating unit is stabilized and the linear movement amount of the operating unit with respect to the rotation angle of the operating unit is proportional, so that the operating angle of the operating unit can be detected with high accuracy. it can.
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。 Hereinafter, the configuration of the switch device according to the embodiment of the present invention will be described.
〔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。
[Configuration of switch device]
As shown in FIG. 1, the switch device SW according to the embodiment of the present invention includes a
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。
The
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。 The cover member 9 is a so-called back cover that is attached to the body member 8 so as to close the opening on the other side in the thickness direction of the body member 8 (the lower surface side in FIG. 1). The cover member 9 is formed in a rectangular plate shape having a size capable of closing the opening on the other side in the thickness direction of the body member 8 (the lower surface side in FIG. 1). A plurality of through-holes (not shown) are provided in the thickness direction.
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。
The
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。
A
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。
The
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。
The actuator 3 is formed in a cylindrical shape from an insulating resin material, and has a cylindrical core formed in a magnetic material such as ferrite or a metal material. The detection unit 4 includes a
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。
The
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。 The signal processing circuit B includes a peak hold circuit B1, an AD conversion circuit B2, and a digital operation block B3 having a level shift unit B3a, a temperature compensation unit B3b, and an amplification unit B3c. The peak hold circuit B1 extracts the peak value V1 of the voltage across the detection coil L, and the AD conversion circuit B2 converts the peak value V1 into a digital signal DV1. Then, in the digital operation block B3, as the digital signal operation, a digital signal DV2 that has been level-shifted by adding a predetermined digital amount in the level shift unit B3a is output, and in the temperature compensation unit B3b, an operation for performing temperature compensation is performed. The amplifying unit B3c amplifies the digital signal output from the temperature compensation negative B3b and outputs a digital signal output signal Vout.
〔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。
[Operation of switch device]
From the initial state where the
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。
On the other hand, from the initial state where the
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。
As described above, when the
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。
As is apparent from the above description, according to the switch device SW according to the embodiment of the present invention, the actuator 3 has the
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。 As mentioned above, although embodiment which applied the invention made | formed by this inventor was demonstrated, this invention is not limited with the description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. That is, all other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.
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
1: Case 2: Operation unit 3: Actuator 4: Detection unit 5: Signal processing unit 13: Return spring SW: Switch device
Claims (1)
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。 Case and
An operation unit rotatably attached to the case;
A return spring for returning the operating portion to a specified position with respect to the case;
A detection block that is housed in the case and detects a displacement of the operation unit from a specified position with respect to the case;
The detection block is:
A detection unit having a detection coil;
An actuator including a gear meshing with a gear formed on the operation unit side, and including a magnetic core whose position with respect to the detection coil changes according to the displacement of the operation unit;
And a signal processing unit that outputs a current having a predetermined frequency and amplitude to the detection coil and converts a voltage signal determined by the current and the impedance of the detection coil into an electric signal indicating the displacement of the operation unit. Switch device.
Priority Applications (1)
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2007
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