JP2009199806A - ターンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】操作位置の検出精度を高めたターンスイッチを提供する。
【解決手段】レバー２１がＬ位置に操作されたとき、Ｌ側磁性体２５に磁石２４が接することで磁界が偏向し、磁石２４から放射状に湧き出す磁束２４ａの磁路が変化する。磁束２４ａは、磁石２４のＮ極の極面、Ｌ側磁性体２５の第１の面２５ａ、Ｌ側磁性体２５の内部、及びＬ側磁性体２５の第２の面２５ｂを経由する磁路２４ｂを形成する。この磁路２４ｂを経由する磁束２４ａが、Ｌ側磁気センサ２７によって検出されるので、ＥＣＵ１００は、検出対象であるＬ位置近傍において急峻な差分値を得ることができ、高精度な位置検出が可能になる。
【選択図】図５

Description

本発明は、無接点で位置を検出することによってスイッチ装置として機能するターンスイッチに関する。

従来の技術として、筐体内のプリント基板上に設けられ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ設けられた磁気センサと、傾倒操作可能に筐体に設けられ、レバーに設けられた上下半球ケースの磁気センサに対向する位置にリング状の磁石を有する操作部と、を備えたスティックコントローラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このスティックコントローラによると、磁石の表面に内側に向けて凹部を形成することによって、それぞれの磁気センサから出力される出力電圧の出力曲線を、操作部の所定の角度近傍で急激に変化するような出力曲線に変更することができる。
特開平１１−２２４５７０号公報

しかし、従来のスティックコントローラは、所定の角度近傍で大きく変化するような出力曲線を得るためには、磁石に凹部を設けなくてはならず、また適切な凹部の形状を設計するのが困難であり、さらに凹部を形成する手間が掛かるという問題があった。

従って本発明の目的は、簡単な構成で操作位置の検出精度を高めたターンスイッチを提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、操作に基づいて所定の位置を指示する操作部と、前記操作部に設けられ、磁界を発生する磁界発生体と、前記操作部を前記所定の位置に操作したとき、前記磁界発生体と接する位置に設けられた磁性体と、前記磁界発生体と前記磁性体が接することによって偏向した前記磁界に基づいた出力信号を出力する磁気センサと、を備えたことを特徴とするターンスイッチを提供する。

上記した構成によれば、操作位置に基づいた出力信号を出力することができる。

（２）本発明は上記目的を達成するため、操作に基づいて所定の位置を指示する操作部と、前記操作部に設けられ、磁界を発生する磁界発生体と、前記操作部を前記所定の位置に操作したとき、前記磁界発生体と接する位置に設けられた磁性体と、前記磁界発生体と前記磁性体が接することによって偏向した前記磁界に基づいた出力信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力される前記出力信号に基づいて前記操作部が操作された前記所定の位置を検出する検出部と、を備えたことを特徴とするターンスイッチを提供する。

上記した構成によれば、操作位置を精度良く検出することができる。

（３）本発明は上記目的を達成するため、操作に基づいて初期位置、第１及び第２の位置を指示する操作部と、前記操作部の先端部に設けられ、前記第１の位置方向にＮ極と、前記第２の位置方向にＳ極と、を有し、磁界を発生する磁界発生体と、前記操作部が前記第１の位置に操作されたとき、前記磁界発生体と接することによって偏向した前記磁界に基づいた第１の磁束が吸い込まれる第１の面と、前記第１の面に吸い込まれた前記第１の磁束が湧き出す第２の面と、を有する第１の磁性体と、前記操作部が前記第２の位置に操作されたとき、前記磁界発生体と接することによって偏向した前記磁界に基づいた第２の磁束が吸い込まれる第３の面と、前記第３の面に吸い込まれた前記第２の磁束が湧き出す第４の面と、を有する第２の磁性体と、前記操作部が前記第１の位置に操作されたとき、前記第２の面から湧き出す前記第１の磁束が第１の検出領域を通過するように設けられ、前記第１の磁束に基づいて第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、前記操作部が前記第２の位置に操作されたとき、前記第３の面に吸い込まれる前記第２の磁束が第２の検出領域を通過するように設けられ、前記第２の磁束に基づいて第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、前記第１及び第２の出力信号に基づいて前記初期位置、前記第１及び第２の位置を検出する検出部と、を備えたことを特徴とするターンスイッチを提供する。

上記した構成によれば、複数の操作位置に基づいた出力信号を出力することができる。

このような構成によれば、操作位置の検出精度を高めることができる。

以下に、本発明のターンスイッチの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

[実施の形態]
（車両１の構成）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るターンスイッチが搭載された車両の概略図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両内部の概略図である。本発明の検出部を含むターンスイッチを車両１に搭載した場合について説明する。

車両１は、図１（ａ）に示すように、図示しないエンジン及び電子機器等を搭載した車両本体１０と、一例として車両本体１０の左右前方及び左右後方に設けられたターンシグナルランプ１１と、を備えている。

車両１の内部は、図１（ｂ）に示すように、車両１の舵取り装置の一部であるステアリング１２と、ステアリング１２の回転軸であるステアリングステムを覆うステアリングコラムカバー内に設けられ、車両１のターンシグナルランプ１１の点灯・消灯を指示することができるターンスイッチ２と、を備えている。

（ターンスイッチ２の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係るターンスイッチの斜視図であり、図３は、本発明の実施の形態に係るターンスイッチに関するブロック図であり、図４は、本発明の実施の形態に係るターンスイッチの図２のＡ―Ａ線断面図である。図２におけるターンスイッチ２のレバー２１は、Ｒ位置側に傾倒操作された状態を示しており、図４におけるレバー２１は、初期位置にある状態を表している。なお、Ｌ位置（第１の位置）とは、車両１の進行方向に対して左側のターンシグナルランプ１１の点灯を指示する位置であり、Ｒ位置（第２の位置）とは、車両１の進行方向に対して右側のターンシグナルランプ１１の点灯を指示する位置であり、初期位置とは、ターンシグナルランプ１１を消灯する位置であるものとする。

ターンスイッチ２は、主に、傾倒操作に基づいてＬ位置、Ｒ位置及び初期位置を指示するレバー２１（操作部）と、レバー２１の先端部に設けられ、磁界に基づいた磁束２４ａの経路である磁路２４ｂを形成する磁石２４（磁界発生体）と、レバー２１がＬ位置に操作されるとき、磁石２４のＮ極の極面と接する位置に設けられたＬ側磁性体２５（第１の磁性体）と、レバー２１がＲ位置に操作されるとき、磁石２４のＳ極の極面と接する位置に設けられたＲ側磁性体２６（第２の磁性体）と、後述するＬ側磁性体２５によって偏向した磁界に基づいた磁束２４ａ（第１の磁束）の磁路２４ｂと感磁方向２９及び検出領域（第１の検出領域）が一致し、変化した磁路２４ｂの磁束２４ａに基づいて出力電圧（第１の出力信号）を出力するＬ側磁気センサ２７（第１の磁気センサ）と、後述するＲ側磁性体２６によって偏向した磁界に基づいた磁束２４ａ（第２の磁束）の磁路２４ｂと感磁方向３０及び検出領域（第２の検出領域）が一致し、変化した磁路２４ｂの磁束２４ａに基づいて出力電圧（第２の出力信号）を出力するＲ側磁気センサ２８（第２の磁気センサ）と、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７，２８から出力される出力電圧に基づいてＬ位置、Ｒ位置及び初期位置を検出する検出部としての機能を有するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００（検出部）と、を備えて概略構成されている。

また、ターンスイッチ２は、本体２０と、本体２０の上面部２０ａに設けられた開口２２と、開口２２に挿入されたレバー２１の傾倒操作時における回転中心に設けられ、本体２０にレバー２１を回転可能に支持するピン２３と、を備えて概略構成されている。なお、レバー２１の支持方法はこれに限定されず、レバー２１を直線的に操作可能となるように本体２０に設けても良く、これに限定されない。

開口２２は、本体２０内に底面２２ａ、Ｌ及びＲ側側面２２ｂ、２２ｃを有し、Ｌ及びＲ側側面２２ｂ、２２ｃには、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８がそれぞれ配置されている。また、底面２２ａに対するＬ及びＲ側側面２２ｂ、２２ｃの角度は、一例として、レバー２１をＬ及びＲ位置に操作したとき、後述する磁路２４ｂを経由する磁束２４ａの方向が、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８の感磁方向２９、３０とおよそ一致する角度である。また、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８と磁石２４との距離は、Ｌ及びＲ側磁性体２５、２６がないものとしてＬ及びＲ位置にレバー２１を操作したとき、磁石２４の磁界が、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８の感度以下となるように離して配置されることが望ましい。こうすることによって、レバー２１をＬ及びＲ位置に操作したとき、磁石２４がＬ及びＲ側磁性体２５、２６に接触することで、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８の検出領域を偏向した磁界に基づいた磁束２４ａが通過することになり、後述する急峻な磁界変化を検出することができる。

磁石２４は、一例として、アルニコ、フェライト、またはネオジム等によって作製された永久磁石であり、図４に示すように、Ｌ側磁性体２５と対向する側がＮ極、Ｒ側磁性体２５と対向する側がＳ極、になるように構成され、Ｎ極からＳ極に向けて放射状に磁束２４ａが放出されている。磁石２４は、本実施の形態においてレバー２１の先端部に設けられるがこれに限定されず、操作時に磁性体によって磁界が偏向する配置であれば良い。また、磁石２４は、電気的に磁界を発生させる電磁石であっても良い。

Ｌ及びＲ側磁性体２５、２６は、一例として酸化鉄、酸化クロム、コバルト及びフェライト等の磁性体で構成されており、レバー２１が、Ｌ及びＲ位置に操作されたとき、磁石２４と接する位置に配置されている。また、Ｌ側磁性体２５は、磁石２４のＮ極の極面と接する第１の面２５ａと、後述する第２の面２５ｂと、を備え、Ｒ側磁性体２６は、後述する第３の面２６ａと、磁石２４のＳ極の極面と接する第４の面２６ｂと、を備えている。なお、本実施の形態において、Ｌ及びＲ側磁性体２５、２６は、傾倒操作時に磁石２４と接するが、これに限定されず、傾倒操作時に、磁路２４ｂがＬ及びＲ側磁性体２５、２６内部を経由する位置であれば良い。

Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８は、一例として、検出領域における磁界の変化を検出して出力信号（例えば電圧）を出力するホール素子、磁気抵抗素子等によって構成された磁気センサである。本実施の形態においてＬ及びＲ側磁気センサ２７、２８は、レバー２１が初期位置にあるとき、磁束２４ａがＬ及びＲ側磁気センサ２７、２８の検出領域を通過する量が同程度、又は感度以下であるため、後述する出力電圧に基づいた差分値がゼロとなるように構成されているものとする。

ＥＣＵ１００は、一例として、車両１の各電子機器及びセンサ等を統合的に制御するものであり、図３に示すように、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８の出力電圧に基づいて差分値を算出し、算出された差分値に基づいて車両１のターンシグナルランプ１１の点灯・消灯を判断し、制御するものとする。なお、本実施の形態において点灯・消灯の判断は、差分値を算出することによって行うが、これに限定されず、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８それぞれの出力電圧から判断する構成としても良く、これに限定されない。また、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８に制御部を設け、点灯・消灯を示す出力信号を車両１のＥＣＵ１００に送信する構成としても良く、これに限定されない。

（動作）
以下に、本実施の形態におけるターンスイッチの動作を図１〜４及び後述する図５〜７を参照して詳細に説明する。

（初期位置の検出）
図５は、本発明の実施の形態に係るＬ位置に傾倒操作されたときのターンスイッチのＡ−Ａ線断面図であり、図６は、本発明の実施の形態に係るＲ位置に傾倒操作されたときのターンスイッチのＡ−Ａ線断面図であり、図７は、本発明の実施の形態に係る出力電圧の差分値と操作位置との関係を示す図である。図５及び図６は、初期位置からの操作を示すものとし、差分値の算出は、Ｌ側磁気センサ２７の出力電圧からＲ側磁気センサ２８の出力電圧の差分を算出することによって行われるものとする。

レバー２１が、図４に示す初期位置にあるとき、ＥＣＵ１００は、Ｌ及びＲ側磁気センサ２７、２８が出力する出力電圧に基づいて差分値を算出するので、図７に示すように、差分値はゼロとなる。よってＥＣＵ１００は、レバー２１が、初期位置にあると判断する。このとき、ＥＣＵ１００は、ターンシグナルランプ１１の消灯状態を維持する。

（Ｌ位置の検出）
運転者が、レバー２１をＬ位置に傾倒操作するとき、図５に示すように、磁石２４のＮ極がＬ側磁性体２５の第１の面２５ａに接する。このとき、磁石２４のＮ極の極面から放射状に湧き出す磁束２４ａは、Ｌ側磁性体２５の第１の面２５ａ、及びＬ側磁性体２５の内部を経由して第２の面２５ｂから湧き出し、一例として図５に示す磁路２４ｂを形成する。

Ｌ側磁気センサ２７は、磁束２４ａが湧き出す第２の面２５ｂ近傍に配置され、かつ、磁束２４ａの方向と感磁方向２９がほぼ一致しているので、磁路２４ｂが変化したことによって第２の面２５ｂから湧き出した磁束２４ａに基づいて急峻な出力電圧をＥＣＵ１００に出力する。これは、磁石２４とＬ側磁性体２５が接することによって磁界が偏向し、Ｌ側磁気センサ２７の検出領域における磁界が、磁石２４とＬ側磁性体２５が接していないときの磁石２４の下部方向に形成される磁界に比べて強くなっているからである。

ＥＣＵ１００は、Ｌ側磁気センサ２７の出力電圧とＲ側磁気センサ２８の出力電圧に基づいて差分値を算出する。差分値は、図７に示すように、Ｌ位置近傍において急峻に変化するので、ＥＣＵ１００は、高精度でＬ位置を検出することができる。ＥＣＵ１００は、レバー２１がＬ位置に操作されたと判断し、車両１の左側のターンシグナルランプ１１を点灯させる。

（Ｒ位置の検出）
運転者が、レバー２１をＲ位置に傾倒操作するとき、図６に示すように、磁石２４のＳ極がＲ側磁性体２６の第４の面２６ｂに接する。このとき、磁石２４のＮ極の極面から放射状に湧き出す磁束２４ａは、開口２２内の空間を経由してＲ側磁性体２６の第３の面２６ａに吸い込まれ、Ｒ側磁性体２６の内部を経由して第４の面２６ｂから湧き出し、一例として図６に示す磁路２４ｂを形成する。

Ｒ側磁気センサ２８は、磁束２４ａが吸い込まれる第３の面２６ａ近傍に配置され、かつ、磁束２４ａの方向と感磁方向３０がほぼ一致しているので、磁路２４ｂが変化したことによって第３の面２６ａに吸い込まれる磁束２４ａに基づいて急峻な出力電圧をＥＣＵ１００に出力する。これは、磁石２４とＲ側磁性体２６が接することによって磁界が偏向し、Ｒ側磁気センサ２８の検出領域における磁界が、図４に示す磁石２４の下部方向に形成される磁界に比べて強くなっているからである。

ＥＣＵ１００は、Ｌ側磁気センサ２７の出力電圧とＲ側磁気センサ２８の出力電圧に基づいて差分値を算出する。差分値は、図７に示すように、Ｒ位置近傍において急峻に変化するので、ＥＣＵ１００は、高精度でＲ位置を検出することができる。ＥＣＵ１００は、レバー２１がＲ位置に操作されたと判断し、車両１の右側のターンシグナルランプ１１を点灯させる。

（効果）
上記した実施の形態によれば、無接点によってスイッチ装置を構成することが可能になり、また、磁石２４とＬ又はＲ側磁性体２５、２６が接することによって磁石２４から発生する磁界が偏向し、偏向した磁界に基づいて磁路２４ｂが変化し、検出領域に強い磁界を形成することができるので、検出対象であるＬ及びＲ位置近傍において急峻な差分値を得ることができ、簡単な構成で高精度な位置検出が可能になる。

本実施の形態におけるターンスイッチ２は、初期位置、Ｌ及びＲ位置を検出対象としたが、新たに検出させる位置に基づいた場所に磁気センサ及び磁性体を配置し、それぞれの位置を検出させるように構成することも可能である。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るターンスイッチが搭載された車両の概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両内部の概略図である。 本発明の実施の形態に係るターンスイッチの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るターンスイッチに関するブロック図である。 本発明の実施の形態に係るターンスイッチの図２のＡ―Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態に係るＬ位置に傾倒操作されたときのターンスイッチのＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態に係るＲ位置に傾倒操作されたときのターンスイッチのＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る出力電圧の差分値と操作位置との関係を示す図である。

符号の説明

１…車両、２…ターンスイッチ、１０…車両本体、１１…ターンシグナルランプ、１２…ステアリング、２０…本体、２０ａ…上面部、２１…レバー、２２…開口、２２ａ…底面、２２ｂ…Ｌ側側面、２２ｃ…Ｒ側側面、２３…ピン、２４…磁石、２４ａ…磁束、２４ｂ…磁路、２５…Ｌ側磁性体、２５ａ…第１の面、２５ｂ…第２の面、２６…Ｒ側磁性体、２６ａ…第３の面、２６ｂ…第４の面、２７…Ｌ側磁気センサ、２８…Ｒ側磁気センサ、２９、３０…感磁方向、１００…ＥＣＵ

Claims (3)

1. 操作に基づいて所定の位置を指示する操作部と、
   前記操作部に設けられ、磁界を発生する磁界発生体と、
   前記操作部を前記所定の位置に操作したとき、前記磁界発生体と接する位置に設けられた磁性体と、
   前記磁界発生体と前記磁性体が接することによって偏向した前記磁界に基づいた出力信号を出力する磁気センサと、
   を備えたことを特徴とするターンスイッチ。
2. 操作に基づいて所定の位置を指示する操作部と、
   前記操作部に設けられ、磁界を発生する磁界発生体と、
   前記操作部を前記所定の位置に操作したとき、前記磁界発生体と接する位置に設けられた磁性体と、
   前記磁界発生体と前記磁性体が接することによって偏向した前記磁界に基づいた出力信号を出力する磁気センサと、
   前記磁気センサから出力される前記出力信号に基づいて前記操作部が操作された前記所定の位置を検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とするターンスイッチ。
3. 操作に基づいて初期位置、第１及び第２の位置を指示する操作部と、
   前記操作部の先端部に設けられ、前記第１の位置方向にＮ極と、前記第２の位置方向にＳ極と、を有し、磁界を発生する磁界発生体と、
   前記操作部が前記第１の位置に操作されたとき、前記磁界発生体と接することによって偏向した前記磁界に基づいた第１の磁束が吸い込まれる第１の面と、前記第１の面に吸い込まれた前記第１の磁束が湧き出す第２の面と、を有する第１の磁性体と、
   前記操作部が前記第２の位置に操作されたとき、前記磁界発生体と接することによって偏向した前記磁界に基づいた第２の磁束が吸い込まれる第３の面と、前記第３の面に吸い込まれた前記第２の磁束が湧き出す第４の面と、を有する第２の磁性体と、
   前記操作部が前記第１の位置に操作されたとき、前記第２の面から湧き出す前記第１の磁束が第１の検出領域を通過するように設けられ、前記第１の磁束に基づいて第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
   前記操作部が前記第２の位置に操作されたとき、前記第３の面に吸い込まれる前記第２の磁束が第２の検出領域を通過するように設けられ、前記第２の磁束に基づいて第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
   前記第１及び第２の出力信号に基づいて前記初期位置、前記第１及び第２の位置を検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とするターンスイッチ。

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