JP2009277421A

JP2009277421A - 非接触スイッチ装置

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Publication number: JP2009277421A
Application number: JP2008125845A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ishigaki; 誠司石垣; Hiroshi Ueno; 洋上野; Tatsuyuki Yamaguchi; 達之山口
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: JP5032391B2

Abstract

【課題】磁石と磁気センサとを用いた非接触スイッチ装置のコストの低減を図る。
【解決手段】３位置以上の複数位置間を移動する単一の磁石１２と、この磁石１２と対応する単一の磁気センサ３３と、この磁気センサ３３に磁石１２から出る磁束を流すと磁気回路１１とを具備し、その磁気回路１１が、磁石１２の位置に応じて、磁石１２との磁気結合の度合を変化させる部分と、磁気センサ３３に流れる磁束の向きを反転させる部分とを有する構成であり、その磁気回路１１における磁石１２との磁気結合の度合と、磁気センサ３３に流れる磁束の向きに応じて、磁気センサ３３が異なる出力を生ずるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石と磁気センサとを用いた非接触スイッチ装置に関する。

従来より、磁石と磁気センサとを用いた非接触スイッチ装置としては、図１３に示すものが供されている。
このものは、スイッチノブ１を有する取付板２に取付けられた磁石３と、基板４に実装されて磁石３と対応する磁気センサ５，６，７，８とを具備して成るもので、磁石３はスイッチノブ１に与えられる操作で取付板２と共に位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４位置間を矢印Ｅ方向に移動される。

これに対して、磁気センサ５は位置Ａに、磁気センサ６は位置Ｂに、磁気センサ７は位置Ｃに、磁気センサ８は位置Ｄにあり、従って、実線で示すように、磁石３が位置Ａにあるときには、磁気センサ５が磁石３の磁力でそれを検知し、二点鎖線で示すように、磁石３が位置Ｂに移動すれば、磁気センサ６が磁石３の磁力でそれを検知し、磁石３が位置Ｃに移動すれば、磁気センサ７が磁石３の磁力でそれを検知し、磁石３が位置Ｄに移動すれば、磁気センサ８が磁石３の磁力でそれを検知するようになっている。

しかしながら、このものでは、磁石３は１つで良いものの、磁気センサ５〜８は磁石３の移動位置に応じた個数（この場合、４つ）が必要であり、コスト高となっていた。
これに対して、磁気センサを１つで済ませ得るようにしたものが供されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１３５７７９号公報

しかしながら、上述のように磁気センサを１つで済ませ得るようにしたものでは、磁石が２位置にそれぞれあって、磁気センサがその２位置間を移動することにより、磁石にそれぞれ近接して検知するものであり、このもので、磁気センサが上述の４位置間を移動するものとすると、磁気センサは１つで良いものの、磁石は磁気センサの移動位置に応じた４つが必要となり、結局、コスト高となる。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、３位置以上の複数位置を検知するもののコストの低減ができる非接触スイッチ装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の非接触スイッチ装置は、３位置以上の複数位置間を移動可能な単一の磁石と、この磁石と対応する単一の磁気センサと、この磁気センサに前記磁石から出る磁束を流す磁気回路とを具備し、前記磁気回路は、前記磁石の位置に応じて、該磁石との磁気結合の度合を変化させる部分と、前記磁気センサに流れる磁束の向きを反転させる部分とを有する構成であり、その磁気回路における磁石との磁気結合の度合と、磁気センサに流れる磁束の向きに応じて、前記磁気センサが異なる出力を生ずることを特徴とする。

上記手段によれば、磁石も磁気センサもそれぞれ単一で良く、コストの低減ができる。

以下、本発明の第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図７を参照して説明する。
まず、図５ないし図７には、非接触スイッチ装置を順に正面、右側面、及び上面から見て示しており、磁気回路１１の上方に単一の磁石１２を配設している。この磁石１２は、スイッチノブ１３を有する取付板１４に取付けた２つ（図６及び図７参照）のヨーク１５，１６間に取付けたものであり、ヨーク１５側がＮ極、ヨーク１６側がＳ極であって、それら取付板１４及びヨーク１５，１６と共に、位置Ｆ〜Ｉの４位置間を矢印Ｊ方向に移動可能に設けている。

これに対して、磁気回路１１は、位置Ｆにヨーク１７，１８を、位置Ｇにヨーク１９，２０を、位置Ｈにヨーク２１，２２を、位置Ｉにヨーク２３，２４を、それぞれヨーク１５，１６とほゞ同じ間隔で同じ方向の並びに配置して成るもので、ヨーク１７，１８よりヨーク１９，２０が平面形（特には幅）が大きく、ヨーク１９，２０とヨーク２１，２２は平面形が同一大で、ヨーク２１，２２よりヨーク２３，２４が平面形（特には幅）が小さい（ヨーク１７，１８とヨーク２３，２４は平面形が同一大である）。

しかして、ヨーク１７からヨーク１９を磁性帯２５で接続すると共に、ヨーク１８からヨーク２０を磁性帯２６で接続している。又、ヨーク１９からヨーク２２を磁性帯２７で接続すると共に、ヨーク２０からヨーク２１を磁性帯２８で接続しており、従って、磁性帯２７と磁性帯２８は交差しており、但し、接触はしていない。そして、ヨーク２１からヨーク２３を磁性帯２９で接続すると共に、ヨーク２２からヨーク２４を磁性帯３０で接続している。

一方、かかる磁気回路１１のヨーク１７からヨーク１９側とは反対の側には磁性帯３１を連ねて設け、ヨーク１８からヨーク２０側とは反対の側には磁性帯３２を連ねて設けていて、それら磁性帯３１，３２の端部間に、前記磁石１２と対応する単一の磁気センサ３３を磁性帯３１，３２に当接させて設けている。磁気センサ３３は、この場合、ホールＩＣである。

次に上記構成のものの作用を述べる。
上記構成で、磁石１２が図１に示す位置Ｆにあるときには、矢印Ｋで示すように、磁石１２のＮ極から、磁束が、ヨーク１５−ヨーク１７−磁性帯３１−磁気センサ３３−磁性帯３２−ヨーク１８−ヨーク１６−磁石１２のＳ極へと流れる。この結果、磁気センサ３３には、磁石１２とヨーク１７，１８との磁気結合の度合に応じた大きさで、このときの磁束の流れの向きに応じた極性の電圧が出力として生じる。

これに対して、磁石１２が図２に示す位置Ｇに移動したときには、矢印Ｌで示すように、磁石１２のＮ極から、磁束が、ヨーク１５−ヨーク１９−磁性帯２５−ヨーク１７−磁性帯３１−磁気センサ３３−磁性帯３２−ヨーク１８−磁性帯２６−ヨーク２０−ヨーク１６−磁石１２のＳ極へと流れる。この結果、磁気センサ３３には、磁石１２とヨーク１９，２０との磁気結合の度合に応じた大きさで、このときの磁束の流れの向きに応じた極性の電圧が出力として生じる。

ここで、上記磁石１２とヨーク１９，２０との磁気結合の度合は、上述のヨーク１７，１８よりヨーク１９，２０が平面形が大きいことから、磁石１２とヨーク１７，１８との磁気結合の度合より大きい。よって、磁石１２が位置Ｆにあったときよりも、磁石１２が位置Ｇに移動したときの方が磁気センサ３３には多くの磁束が流れ、磁気センサ３３の出力電圧は大きくなる（極性は、磁束の流れの向きが同じであるから、変わらない）。

磁石１２が図３に示す位置Ｈに移動したときには、矢印Ｍで示すように、磁石１２のＮ極から、磁束が、ヨーク１５−ヨーク２１−磁性帯２８−ヨーク２０−磁性帯２６−ヨーク１８−磁性帯３２−磁気センサ３３−磁性帯３１−ヨーク１７−磁性帯２５−ヨーク１９−磁性帯２７−ヨーク２２−ヨーク１６−磁石１２のＳ極へと流れる。この結果、磁気センサ３３には、磁石１２とヨーク２１，２２との磁気結合の度合に応じた大きさで、このときの磁束の流れの向きに応じた極性の電圧が出力として生じる。

ここで、上記磁石１２とヨーク２１，２２との磁気結合の度合は、上述のヨーク１９，２０とヨーク２１，２２との平面形が同一大であることから、磁石１２とヨーク１９，２０との磁気結合の度合と同じである。よって、磁石１２が位置Ｇにあったときと、磁石１２が位置Ｈに移動したときとは、磁気センサ３３には同一量の磁束が流れ、磁気センサ３３の出力電圧は変わらない。但し、このときの磁気センサ３３における磁束の流れは、磁石１２が上述の位置Ｇにあったときとは逆であり、従って、磁気センサ３３には、磁石１２が位置Ｇにあったときとは逆の磁束の流れの向きに応じた極性の電圧が出力として生じる。

そして、磁石１２が図４に示す位置Ｉに移動したときには、矢印Ｏで示すように、磁石１２のＮ極から、磁束が、ヨーク１５−ヨーク２３−磁性帯２９−ヨーク２１−磁性帯２８−ヨーク２０−磁性帯２６−ヨーク１８−磁性帯３２−磁気センサ３３−磁性帯３１−ヨーク１７−磁性帯２５−ヨーク１９−磁性帯２７−ヨーク２２−磁性帯３０−ヨーク２４−ヨーク１６−磁石１２のＳ極へと流れる。この結果、磁気センサ３３には、磁石１２とヨーク２３，２４との磁気結合の度合に応じた大きさで、このときの磁束の流れの向きに応じた極性の電圧が出力として生じる。

ここで、上記磁石１２とヨーク２３，２４との磁気結合の度合は、上述のヨーク２１，２２よりヨーク２３，２４が平面形が小さいことから、磁石１２とヨーク２１，２２との磁気結合の度合より小さい。よって、磁石１２が位置Ｈにあったときよりも、磁石１２が位置Ｉに移動したときの方が磁気センサ３３には少ない磁束が流れ、磁気センサ３３の出力電圧は小さくなる。（極性は、磁石１２が位置Ｈにあったときと位置Ｉに移動したときで磁束の流れの向きが同じであるから、変わらない。但し、磁石１２が位置Ｆにあったとき並びに位置Ｇにあったときと、位置Ｉに移動したときでは、磁束の流れの向きが逆であるから、それらとは逆極性の電圧が出力として生じる）。

このように本構成のものでは、磁気センサ３３に磁石１２から出る磁束を流す磁気回路１１を設け、その磁気回路１１が磁石１２の位置Ｆ〜Ｉに応じて、該磁石１２との磁気結合の度合を変化させる部分と、磁気センサ３３に流れる磁束の向きを反転させる部分とを有する構成であり、その磁気回路１１における磁石１２との磁気結合の度合と、磁気センサ３３に流れる磁束の向きに応じて、磁気センサ３３が異なる出力を生ずるもので、それにより、磁石１２の位置Ｆ〜Ｉを検知できる。

そして、それに要する構成では、磁石１２も磁気センサ３３もそれぞれ単一で良く、従来のもののように磁気センサを複数、又は磁石を複数要するということがないので、コストの低減が所望にできる。

又、磁石１２の移動する場所と磁気センサ３３の配設場所とを離間させて必要な検知ができるので、それら磁石１２や磁気センサ３３の配置設計の自由度が増す。更に、磁石１２の移動する場所と磁気センサ３３の配設場所とを分けることもできるので、図示しないケース等による防水性や、耐油性、更には耐環境性等の面で有利にできる。
なお、本実施例の非接触スイッチ装置は、例えば自動車など車両のレバーコントロールスイッチ装置におけるレバーの操作位置を検知するのに用いるものである。

以上に対して、図８ないし図１２は本発明の第２ないし第５実施例（第２ないし第５の実施形態）を示すもので、それぞれ、第１実施例と同一もしくは同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。

［第２実施例］
図８に示す第２実施例においては、磁性帯３１，３２を、第１実施例のヨーク１７，１８から連ねて設けたのに代えて、ヨーク１９，２０から連ねて設けることにより、磁気センサ３３をヨーク１９，２０間に設けるように変えている。磁気センサ３３を設ける位置は、このほか、磁気ループができる位置であればどこでも良く、そのいずれも第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。

［第３実施例］
図９に示す第３実施例においては、磁気回路１１におけるヨーク１７とヨーク２０とを磁性帯４１で接続すると共に、ヨーク１８とヨーク１９とを磁性帯４２で接続し、ヨーク２１とヨーク２４とを磁性帯４３で接続すると共に、ヨーク２２とヨーク２３とを磁性帯４４で接続している。従って、磁性帯４１と磁性帯４２、並びに磁性帯４３と磁性帯４４はともに交差しており、但し、接触はしていない。

このものでは、磁石１２が位置ＦからＩへと順に移動するごとに、磁気センサ３３の出力は、極性が順次反転し、電圧が小−大−大−小と変わる。従って、このようにしても、第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。

［第４実施例］
図１０および図１１に示す第４実施例においては、磁気回路１１におけるヨーク５１，５２とヨーク５３，５４を、第１実施例のヨーク１９，２０及びヨーク２１，２２に代えて、ヨーク１７，１８及びヨーク２３，２４と同一大のものとし（従って、ヨークの全部が同一大）、それに代えて、ヨーク１７，１８及びヨーク５１，５２と、ヨーク５３，５３及びヨーク２３，２４との、それぞれヨーク１５，１６との間の距離を、例えば前者のＰ_１に対して後者のＰ_２が大きくなるように変えている。

このようにしても、各ヨーク１７，１８及びヨーク５１，５２と、ヨーク５３，５３及びヨーク２３，２４との、それぞれ磁石１２との磁気結合の度合が変わり、それに応じて磁気センサ３３は異なる出力を生ずるので、やはり、第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
なお、この場合、磁気回路１１の平面構成は第３実施例と同様としているが、これに限られず、例えば第１実施例と同様にしても良い。

［第５実施例］
図１２に示す第５実施例においては、磁気回路１１におけるヨーク６１，６２、ヨーク６３，６４、ヨーク６５，６６、ヨーク６７，６８を、第１実施例のヨーク１７，１８、ヨーク１９，２０、ヨーク２１，２２、及びヨーク２３，２４に代え、すべて同一大で、それぞれ透磁率が異なるものとしている。

このようにしても、各ヨーク６１，６２、ヨーク６３，６４、ヨーク６５，６６、ヨーク６７，６８の、それぞれ磁石１２との磁気結合の度合が変わり、それに応じて磁気センサ３３は異なる出力を生ずるので、やはり、第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
なお、この場合も、磁気回路１１の平面構成は第３実施例と同様としているが、これに限られず、例えば第１実施例と同様にしても良い。

このほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、特に磁石１２の移動位置は上述の４位置に限られず、３位置以上の複数位置であれば良いし、又、磁気センサ３３もホールＩＣ以外の、それと同様のものであっても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

本発明の第１実施例を示す作用説明のための平面図その１作用説明のための平面図その２作用説明のための平面図その３作用説明のための平面図その４正面図右側面図平面図本発明の第２実施例を示す図１相当図本発明の第３実施例を示す図１相当図本発明の第４実施例を示す図１相当図図５相当図本発明の第５実施例を示す図１相当図従来例を示す図５相当図

符号の説明

図面中、１１は磁気回路、１２は磁石、３３は磁気センサを示す。

Claims

３位置以上の複数位置間を移動可能な単一の磁石と、
この磁石と対応する単一の磁気センサと、
この磁気センサに前記磁石から出る磁束を流す磁気回路とを具備し、
前記磁気回路は、前記磁石の位置に応じて、該磁石との磁気結合の度合を変化させる部分と、前記磁気センサに流れる磁束の向きを反転させる部分とを有する構成であり、
その磁気回路における磁石との磁気結合の度合と、磁気センサに流れる磁束の向きに応じて、前記磁気センサが異なる出力を生ずることを特徴とする非接触スイッチ装置。