JP2009164048A - Stoke switch device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a Stoke switch device that is installed near a steering wheel of an automobile and used for switching a switch such as a wiper or a turn signal.
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。 This type of stalk switch device is usually provided in a pair as a combination switch on both the left and right sides of a housing fixed to a steering column or the like. And by switching the cylindrical housing of each stalk switch device in the vertical direction and the front-rear direction, it is possible to switch the beam of the headlamp and switch the turn signal, etc. A configuration in which a switch such as a wiper can be switched by swinging the operation knob with respect to the housing is widely known.
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。
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。 However, in the conventional stalk switch device described above, the switch is switched by sliding the slider attached to the rotating member with respect to the fixed contact forming surface of the circuit board. As a result of repeated swinging operations, the contacts may wear out over time, or conduction failure may occur due to contact oxidation or sulfuration.
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。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to provide a stalk switch device suitable for extending the life without causing contact failure in the switch switching mechanism of the swinging operation knob. Is to provide.
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。 In order to achieve the above object, a Stoke switch device according to the present invention includes a cylindrical housing having an opening, an operation knob that is exposed to the opening of the housing and supported so as to be swingable, and a cam surface. A rotating member that is rotatably supported in the housing and rotated by the operation knob, a permanent magnet fixed to the rotating member, and a cam surface that is reciprocally held by the operation knob. A pressing element that elastically contacts the circuit board, a circuit board that is disposed in the housing and extends along a longitudinal direction of the housing, and a giant magnetoresistive sensor mounted on the circuit board, wherein the permanent magnet is The giant magnetoresistive sensor is fixed to the rotating member and magnetized substantially parallel to the main surface of the circuit board so that the rotating surface of the permanent magnet is substantially parallel to the main surface of the circuit board. Before It has a configuration which is provided so as to face the rotational locus of the permanent magnet.
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。 In the stalk switch device configured as described above, since the rotating member is rotationally driven when the operation knob is swung, the magnetic field in the housing changes according to the rotational position of the permanent magnet fixed to the rotating member, The electric resistance of the giant magnetoresistive sensor changes due to the magnetic field change. Therefore, the swinging position of the control knob can be detected based on the resistance change of the giant magnetoresistive sensor, and the switch can be switched without moving the slider (movable contact) to or from the fixed contact when swinging the control knob. It can be performed. Therefore, the switch switching mechanism of the operation knob does not cause a conduction failure (contact failure) due to wear or oxidation of the contact, and the life of the stalk switch device can be extended. In addition, since the rotating member having the cam surface is rotationally driven in accordance with the swinging operation of the operation knob, the pressing member over the mountain portion can be stably held even when the inclination of the cam surface is gentle. Therefore, the operation knob can be swung with a relatively light operation force.
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。 In the above-described configuration, a holder fixed inside the housing is provided, and when the holder holds the operation knob, the rotating member, and the circuit board, the operation knob, the rotating member, the circuit board, etc. are attached to the holder. Since the stalk switch device can be assembled by mounting the housing on the product, the assembling work can be easily performed.
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。 The Stoke switch device of the present invention has a permanent magnet fixed to a rotating member that is rotationally driven by an operation knob, and changes the magnetic field in the housing according to the rotational position of the permanent magnet accompanying the rotation of the rotating member. Therefore, the swing operation position of the operation knob can be detected based on the resistance change of the giant magnetoresistive sensor. Therefore, the switch can be switched without moving the slider (movable contact) to or from the fixed contact during the swinging operation of the operation knob, and there is no continuity failure (contact failure) due to contact wear or oxidation. It is possible to provide a stalk switch device that does not occur and is suitable for extending the life.
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。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a Stoke switch device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an overall cross section of the Stoke switch device according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of the main part of the Stoke switch device according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view of the rotating member shown in FIG. 3, and FIG. 5 is an explanation of the operation of the operating knob and rotating member shown in FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relative positional relationship between the permanent magnet and the giant magnetoresistive sensor shown in FIG. 3, FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the giant magnetoresistive sensor shown in FIG. 6, and FIG. 8 is shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship between the rotation angle of a permanent magnet, and the output voltage of a giant magnetoresistive effect sensor.
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。
The stalk switch device shown in these drawings includes a cylindrical housing 1 constituting a part of a combination switch, a
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。
The housing 1 includes a
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。
The
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。
The
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。
That is, as shown in FIG. 6, the
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。
8 is a neutral state in which the magnetization direction of the
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。
As shown in FIG. 5, when the
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。
The operation ring 9 is externally fitted to and integrated with the
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。
As described above, in the Stoke switch device according to the present embodiment, the
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。
In this embodiment, after the
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。
In the above embodiment, the
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。
Moreover, in the said embodiment, although the housing 1 is comprised combining the
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。
Further, as described above, the present invention relates to a stalk switch device in which the
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)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
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。 A cylindrical housing having an opening; an operation knob that is exposed to the opening of the housing and supported to be swingable; and has a cam surface and is rotatably supported in the housing. A rotating member that is rotationally driven, a permanent magnet fixed to the rotating member, a pressing member that is reciprocally held by the operation knob and elastically contacts the cam surface, and is disposed in the housing. A circuit board extending along the longitudinal direction of the circuit board, and a giant magnetoresistive sensor mounted on the circuit board,
The permanent magnet is fixed to the rotating member such that a rotating surface of the permanent magnet is substantially parallel to the main surface of the circuit board, and is magnetized substantially parallel to the main surface of the circuit board, A giant magnetoresistive sensor is provided so as to oppose the rotation trajectory of the permanent magnet.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103236367A (en) * | 2013-04-24 | 2013-08-07 | 昌辉汽车电器(黄山)股份公司 | Light-changing gear position structure for automobile combination switches |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103236367A (en) * | 2013-04-24 | 2013-08-07 | 昌辉汽车电器(黄山)股份公司 | Light-changing gear position structure for automobile combination switches |
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Legal Events
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