JP2010040177A - レバースイッチ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】操作レバー等の互いに交わる2軸方向への傾動操作及びこれら2軸方向に直交する1軸方向を中心とする回転操作を各々独立したものとすることにより操作レバー等の操作位置の検出精度を向上させたレバースイッチ装置を提供することにある。
【解決手段】レバースイッチ装置1において、操作レバー24は自由継手30を介して、2軸方向に傾動可能且つカバー40と一体回転可能に設けた。また、操作レバー24には磁石50がカバー40内底面には補助磁石がそれぞれ設けられ、それら磁石に対応する第1センサ57a等及び第2センサ67によって操作レバー24の位置検出がされる。この構成では操作レバー24上に設けられた自由継手30の各軸を中心に操作レバー24は傾動するので、その傾動時にカバー40が回動することはないので、カバー40内底面に設置されている第2センサ67の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、運転者の操作レバーの各種操作を通じて車載機器のスイッチングを操作するレバースイッチ装置に関する。
周知のように、車両には、運転者の操作レバーの各種操作を通じてヘッドライトのオン/オフやターンシグナルランプのオン/オフ等、各種車載機器のスイッチングを操作するレバースイッチ装置が設けられている(特許文献1参照)。図11に示されるように、特許文献1のものも含めレバースイッチ装置は通常、車両の運転席のステアリング600近傍の位置に固定して配設され、運転者自身によって操作される。そしてこのようなレバースイッチ装置は、特許文献1のものも含め、製品仕様等によって様々な構成のものが従来提案されている。こうした実情にあって本出願人は、レバースイッチ装置として以下のような構成の採用を検討している。
すなわち、このレバースイッチ装置は図12に示されるように、前記ステアリング600近傍に固定されるベース299及びこのベース299に対し傾動操作可能に支持される操作レバー235を備えてなる。ベース299は水平な上面を有する土台部290と、当該土台部290の上面中央に設けられた略円柱形状のロータ支持部292と、土台部290の上面においてロータ支持部292を間に挟んで図中矢印で示されるX方向において対向するように設けられた2つの支持柱295とからなる。
ロータ支持部292の上面には円柱状の凹部が形成されており、その凹部にはこれに対応する形状を有する円柱状のロータ269、正確にはその底部261が摺動回転可能に嵌入されている。またロータ269の底部261の上面には上部が開口した円筒状の磁石保持部262が形成され、その内部には円柱状の補助磁石260が固定されている。さらにロータ269の底部261にはその周面から上方へ伸びる略角柱状の2つの挟持部262が並接されている。なお、これら挟持部262の回転変位が許容されるように前記ロータ支持部292上面には凹部が設定されている。
ロータ269の磁石保持部262の上面には略円板形状の基板259が載置されている。具体的には、基板259の周縁部には基板259の中央部に対し互いに反対側に位置する2つの貫通孔259hが形成されている。そして基板259を磁石保持部262の上面に載せた状態で固定ねじ272を2つの貫通孔259hに上方から挿入してロータ支持部292側に設けられたねじ穴292hに締め付けることにより、基板259はロータ支持部292の上空に固定されている。
基板259の下面には補助磁石260に対応する図示しない磁気センサが設けられている。当該磁気センサとしては、印加される磁界の方向を検出するMR(磁気抵抗効果)センサが採用されている。また、基板259の上面には4つの磁気センサ257が同一仮想円上に所定間隔をおいて設置されている。これら磁気センサ257としては、印加される磁界の強度を検出するGMR(巨大磁気抵抗効果)センサが採用されている。
一方、操作レバー235は支持機構229を介して、ベース299に傾動可能に支持されている。この支持機構229は、2つの支持柱295間に回転可能に支持された円環状のリング部材222及び同リング部材222に対しその内側において回転可能に支持された円弧状の円弧部材221からなる。具体的にはリング部材222の外周面には円柱状の2つの軸226がX方向において互いに反対側へ突設されている。そしてこれら軸226が両支持柱295の貫通孔295aにそれぞれ内側から挿入されることにより、リング部材222は図中矢印で示されるy1,y2方向に傾動可能に支持されている。
また、リング部材222にはY方向において対向する2つの貫通孔222hが形成されている。一方、円弧部材221の上面において、その長手方向の両縁端付近には円柱状の軸228が形成されており、それらがリング部材222の貫通孔222hに内側から挿入されることにより円弧部材221はリング部材222に対し図中矢印で示されるx1,x2方向に傾動可能に支持されている。さらに円弧部材221の頂点付近には貫通孔221hが形成され、この貫通孔には操作レバー235の軸部211が貫通固定されている。これにより操作レバー235は互いに直交する2方向、すなわち図中に矢印で示されるx1,x2,y1,y2方向に傾動可能となる。
また、軸部211の下端には磁石250が基板259の上面に対向するように固定されている。したがって、操作レバー235の傾動に伴いその下端に取り付けられた磁石250も変位する。すなわち磁石250と基板259上面に配置されている各磁気センサ(GMRセンサ)257との相対距離が変化することにより、各磁気センサ257に印加される磁界の強度も変化する。ここで前述したように磁気センサ257は磁石250から発せられる磁界の強度に応じた電圧を出力するものであることから、各磁気センサ257からは操作レバー235の傾動状態に応じた電圧がそれぞれ出力される。これにより各磁気センサ257は磁石250から発せられる磁界の強度を磁石250と各磁気センサ257との相対距離として検出し、その検出結果をレバーの傾動位置情報として出力する。
図12の左上に拡大して示されるように、操作レバー235の軸部211は中空状に形成されて、その内部には軸芯部材212が挿入されている。この軸芯部材212の上端には、ノブ210が固定され、同じく下端には四半円弧状の係合部材220が突設されている。係合部材220は、軸部211に形成された切欠部を介して、軸部211の外部下方へ湾曲するように突出している。図13に示すように、この係合部材220の先端はロータ269の2つの狭持部262の間に介在されている。したがって、ノブ210の回動操作に伴い係合部材220が2つの狭持部262の上部内面に突設された当接部263のいずれか一方の内面に係合し、当該一の狭持部262はノブ210の回転方向と同方向へ押圧される。
これによってロータ269がロータ支持部292の凹部に対し摺動回転する。補助磁石260はロータ269と一体回転することにより補助磁石260に対応する磁気センサ(MRセンサ)に印加される磁界の方向が変化する。ここで、磁気センサ(MRセンサ)は印加される磁界の方向に応じた電圧を出力するものであることから、当該センサからは、ノブ210の回転状態に応じた電圧が出力される。すなわち、当該センサは補助磁石260から発せられる磁界の方向の変化を検出し、その検出結果をノブ210の回転位置情報として出力する。そして、前述した操作レバー235傾動位置情報及びノブ210の回転位置情報に基づいて車両のヘッドライトの点灯やターンシグナルランプの点灯等の制御が実行される。
特開2000−208003号公報
しかし、上記レバースイッチ装置では、ノブ210の回動操作と操作レバー235の傾動操作とが完全に独立ではなく、通常ではノブ210の回動操作を通じて回動するロータ269が、操作レバー235の傾動操作によっても回動するおそれがあった。
例えば、操作レバー235が図12に示される直立位置に保持された状態でノブ210が図12中に矢印で示されるα1方向に所定角度だけ回動操作されると、それに伴い操作レバー235の内部に設けられた軸芯部材212とともに係合部材220もα1方向に同じ角度だけ回転する。そのとき図13下の円中に一点鎖線で示されるように、係合部材220は同図中の右側の狭持部262の当接部263に当接し、これにより図中右側の狭持部262が押圧されることで同狭持部262と一体形成されているロータ269がα1方向に対応するα1´方向へ所定角度だけ回転する。
その後に操作レバー235が例えばx2方向に所定角度だけ傾動されると、係合部材220は図13下に円中の破線で示される直立状態から実線で示されるように右側の狭持部262に対して離間する方向に徐々に斜傾していき、やがて図中左側の狭持部262の当接部263に当接する。これにより図中左側の狭持部262はα1´方向と反対方向、すなわちα2´方向へ押圧され、ロータ269も同方向へ回転する。このためロータ269のα1´方向への回転量はノブ210の回動操作量に対応する本来のα1方向への回転量よりも少ないものとなる。このようなことはノブ210をα2方向へ回動操作した上で操作レバー235をx1あるいはx2方向へ傾動させた場合、又は操作レバー235をx1あるいはx2方向へ傾動させた上でノブ210をα1あるいはα2方向に回動操作した場合にも同様に生じる。
このように、上記レバースイッチ装置ではノブ210の回動操作のみを行った場合と、同回動操作に加えて操作レバー235の傾動操作も行った場合とでは、ロータ269の変位量が異なる蓋然性が高い。このため、ノブ210の回転操作量は同じであるにも関わらずロータ269の回転量、すなわち磁気センサ(MRセンサ)の検出結果に誤差が生じるおそれがあった。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作レバー等の互いに交わる2軸方向への傾動操作及びこれら2軸に直交する1軸を中心とする回転操作を各々独立したものとすることにより、操作レバー等の操作位置の検出精度を向上させたレバースイッチ装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、定められた操作対象のスイッチング操作をするべく3軸方向に傾動及び回動操作されるレバースイッチ装置であって、外力の印加に基づいて互いに変わる2軸方向に傾動操作される操作レバーと、前記操作レバーの下端部に設けられて前記操作レバーの傾動操作に伴って同操作レバーと一体となって前記2軸方向に沿って変位する磁石と、前記磁石の変位に伴って同磁石との間の相対的な位置が変化するとともに、同磁石の磁界を検出できる位置に設けられ、同磁石の磁界強度の変化を検出する第1センサと、外力の印加に基づき前記操作レバーに対して同操作レバーの長手方向へ伸びる軸線を中心とする1軸方向へ相対的に回転操作がされる操作部と、前記操作部に連動して、前記2軸方向に直交する方向へ伸びる軸を中心として、且つ前記第1センサに対して相対的に回動する回動部と、前記回動部に一体回転可能に設けられた補助磁石と、前記補助磁石に対して相対回転するとともに、同補助磁石の磁界を検出できる位置に設けられ、同補助磁石の磁界の向きの変化を検出する第2センサと、前記第1センサおよび前記第2センサからの検出結果に基づき前記操作レバーの傾動方向における操作位置および前記操作部の回動方向における操作位置を検出し、これら検出される操作位置に基づいて定められた操作対象のスイッチングを制御する制御部とを備え、前記操作レバーは、前記回動部に自在継手を介して前記2軸方向に傾動操作可能且つ一体回転可能に支持されたことをその要旨としている。
同構成によれば、操作レバーの操作部が所定角度だけ回動操作されると、回動部は第2センサに対して所定角度だけ相対回転する。その後に操作レバーが傾動操作された場合であれ、回動部は、第2センサに対して相対回転することなく、所定角度だけ回転した位置に保持される。また、操作レバーが傾動された状態で操作部が所定角度だけ回動操作された際にも、回動部は所定角度だけ第2センサに対して相対回転した位置に保持される。
このように、操作レバーの傾動操作と操作部の回動操作とが互いに影響を及ぼさない、すなわち独立なものにすることにより、操作レバーの傾斜状態及び操作部の回転状態に関わらず、一定の傾動操作又は回動操作に対して、第1及び第2センサは常に一定の検出結果を出力する。そして、これら検出結果に基づいて制御部はより精度の高い操作レバーの位置検出を行える。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のレバースイッチ装置において、前記回動部は前記第1センサ、前記第2センサ、前記磁石及び前記補助磁石を内包するかたちで覆うカバーとし、同カバーは外部の磁場を遮断する一方で、内部で発生した磁界を遮断する性質を有する磁気シールド材からなることをその要旨としている。
同構成によれば、磁場を形成する磁石および補助磁石はカバーで覆われているので、磁石および補助磁石の磁気が外部へ漏出することはない。またセンサが受ける外部の磁場の影響を抑制することができるので各センサの検出精度を向上させることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のレバースイッチ装置において、前記カバーには、その回動方向に伸びる被ガイド部を設け、同被ガイド部の少なくとも一部との係合を通じて、同カバーの回転を摺動案内する案内部材を設けたことをその要旨としている。
同構成によれば、カバーに設けられた被ガイド部と、カバーに対し相対回転可能に設けられた案内部材との係合を通じてカバーの回転が案内される。被ガイド部はカバーの回動方向に伸びて形成されるため、カバーは上下に変位することはなく、カバーはスムーズに変位する。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のレバースイッチ装置において、前記レバースイッチ装置は、車両室内に設けられて車載機器のスイッチングの操作の用に供されることをその要旨としている。
同構成によれば、操作レバーあるいは操作部の操作を通じて例えば運転中に使用されるヘッドライトのオン/オフやターンシグナルランプのオン/オフ等、各種車載機器の操作をすることができる。
本発明によれば、操作レバー等の互いに交わる2軸方向への傾動操作及びこれら2軸に直交する1軸を中心とする回転操作を各々独立したものとすることで操作レバー等の操作位置の検出精度を向上させたレバースイッチ装置を提供することができる。
以下、本発明にかかるレバースイッチ装置を車両用のコンビネーションスイッチに具現化した一実施形態について図1〜図8を参照して説明する。
図1に示されるように、本実施形態におけるレバースイッチ装置1も、先の図11に示されるレバースイッチ装置と同様に、ステアリングの近傍に配設されるベース120及び同ベース120上面に設けられた支持機構87により支持された操作レバー24を備えてなる。そしてこの操作レバー24は図1に示されるベース120の上面に対して直立した状態を中立状態として、例えば運転者による外力が印加された際には、図1中の矢印x1,x2及び矢印y1,y2で示す互いに直交する2つの方向に所定角度だけ傾動する。また、この操作レバー24の上端部には、同操作レバー24に対してその長手方向の中心線mを中心に相対回転する操作部である第1ノブ10が設けられている。そして、この第1ノブ10は図中の矢印α1,α2で示す方向に所定角度だけ回転する。さらに操作レバー24において第1ノブ10の下端側には同操作レバー24と一体回転する他の操作部、すなわち第2ノブ20が設けられている。そして、この第2ノブ20は、図1中の矢印β1,β2で示す方向に所定角度だけ回転する。このように、本実施形態にかかるレバースイッチ装置1は、操作レバー24等を通じて矢印x1,x2で示す方向に対応するx軸方向、矢印y1,y2で示す方向に対応するy軸方向、矢印α1,α2で示す方向に対応するα軸方向、及び矢印β1,β2で示す方向に対応するβ軸方向の合計4軸方向に操作することができるように構成されている。運転者はこの操作レバー24の各種操作を通じてヘッドライトのオン/オフやターンシグナルランプのオン/オフ等、各種車載機器のスイッチングを操作する。
次にレバースイッチ装置の構成について詳細に説明する。
図2に示されるように、ベース120の上面の中央付近には略円柱状のカバー支持部材121が設置されているとともに、そのカバー支持部材121上面には円柱状の凹部121hが形成されている。その凹部121hには釣鐘状に形成され内部が空洞とされたカバー40、正確にはその底面の中央に突設され且つ凹部121hの内形形状に対応する外形形状を有する円筒状の底部40tが摺動回転可能に嵌入されている。カバー40の底面には、図4(a)に示されるように2つの円弧形状のねじ回動孔47が底部40tを間に挟んで互いに反対側に設けられている。
また、同図に示されるように、カバー40の外周面の下部には被ガイド部として2つの略長方形状のガイド孔40cが対向して設けられている。これらガイド孔40cにはL字状の案内部材130の一部が外側から挿入されている。具体的には、案内部材130は互いに直交する図4に示されるように2つの板状の挿入部130aと固定部130bとが一体形成されてなる。そして、案内部材130の挿入部130aは、図4(b)に示されるようにガイド孔40cに挿入され、同じく一方の固定部130bは、図1に示されるようにカバー支持部材121の周面に固定ねじ131によって締結されている。
また図4(a)に示されるように、カバー40の頂部の開口部40hの縁付近には半円板状の2つのカバー突出部40aが形成されている。それらカバー突出部40aは、y方向において対向して、且つ互いに平行となるよう配置されている。両カバー突出部40aの中央には円形の貫通孔40bが形成されている。
図2に示されるようにカバー40の内底面には、前述した底部40tが形成されることにより円柱状のロータ収容部41が凹設されている。そしてこのロータ収容部41には両端が開口した略円筒状のロータ46がカバー40と一体回転可能に嵌め合わされている。さらにロータ46の筒内には補助磁石60が収容固定されている。
一方、図9に示される円板状の基板70がロータ46の上面及び補助磁石60の上面に対向した状態で支持固定されている。その基板70の上下面には操作レバーの操作位置を検出する位置検出手段である各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)が配設される。
ここで、カバー40はその内部に設けられた各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)に外部の影響が及ばず、且つ磁石50及び補助磁石60の磁気が外部へ漏出しない透磁率の高い磁気シールド材、例えば電磁鋼板により形成されている。なお、基板70を含め各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)並びにその位置検出方法については後に詳述する。
同図に示されるように、基板70の周縁部には基板70の中央部を間に挟んで互いに反対側に位置する2つの貫通孔70aが形成されている。図2に示されるように基板70の下面において、両貫通孔70aの周縁部とカバー支持部材121の上面における凹部121hの周縁部との間には、上端及び下端が開口している円筒形状のスペーサ75が介在されており、これら75スペーサによって基板70は支持されている。なお両スペーサ75の下部はカバー40のねじ回動孔47に挿通されている。そして、基板70の両貫通孔70aとスペーサ75とを開口一致させた状態で、両貫通孔70aの上方から固定ねじ76をスペーサ75に挿通し、カバー支持部材121の上面に形成されたねじ孔121aに締め付けることにより基板70はスペーサ75を介して、カバー支持部材121の上面に固定されている。両スペーサ75は両固定ねじ76とともに円弧状の両ねじ回動孔47の中を相対的に変位可能とされており、これによりカバー40の回動が許容される。なお、スペーサ75の長さは、基板70とカバー支持部材121との間に介在された状態において、基板70の下面と、ロータ46の上面との間に隙間ができる程度に設定されている。
操作レバー24は、図1に示されるように、ベース120に支持機構87を介してXY方向に傾動可能に支持される。支持機構87はベース120の上面において、カバー40上方に設けられ、図中矢印で示されるY方向に対向して設けられる2つの回転支持柱110間に回転可能に支持された円環状のリング部材85と、同リング部材85対しその内側において回転可能に支持された円弧状の円弧部材80とからなる。具体的には、回転支持柱110のベース120の上面に対する突出高さはカバー40のそれよりも大きく設定されている。回転支持柱110において、カバー突出部40aの貫通孔40bと同一高さに貫通孔110aが形成されている。
リング部材85の外周面には円柱状の2つの軸111がY方向において互いに反対側へ突設されている。そしてこれら軸111が両回転支持柱110の貫通孔110aにそれぞれ内側から挿入されることにより、リング部材85は図中矢印で示されるx1,x2方向へ傾動可能に支持されている。
また、リング部材85にはX方向において対向する2つの貫通孔85aが形成されている。一方、円弧部材80の上面において、その長手方向の両縁端付近には円柱状の軸82が形成されている。それら軸82がリング部材85の貫通孔85aに内側から挿入されることにより円弧部材80は図中矢印で示されるy1,y2方向に傾動可能に支持される。さらに円弧部材80の頂点付近には貫通孔80aが形成され、この貫通孔80aには操作レバー24の軸部25が嵌挿されている。これにより操作レバー24は互いに直交する方向、すなわち図中に矢印で示されるx1,x2,y1,y2方向に傾動可能となる。ここで、操作レバー24は、円弧部材80の貫通孔80aに対し摺動回転可能に嵌挿される軸部25を備えてなる。軸部25は図2に示されるように両端が開口した円筒状に形成され、その上部には円柱状の第2ノブ20が一体形成されている。したがって軸部25は第2ノブ20の回転操作を通じて中心線mを中心に回動するとともにXY方向に両軸111,82を支点として傾動する。
第2ノブ20の上面には凹部20aが軸部25の内部空間に連通して形成されている。また、軸部25の下端面には軸部25の軸線に直交する方向へ突出する突出部材26と同突出部材26の先端において下方へ延出された延出部材27とから逆L字状をなす2つのレバー突出部25aが設けられている。それらレバー突出部25aの延出部材27が図5に示されるようにX方向において対向して、且つ互いに平行となるよう両レバー突出部25aは設けられている。両延出部材27の面中央には円形の貫通孔25bが形成されている。
また、レバー突出部25aは、カバー突出部40aに対応して位置している。すなわちレバー突出部25aの貫通孔25bと、カバー突出部40aの貫通孔40bとは上下方向(Z方向)において同じ高さ位置となっている。また、貫通孔25b、40bのベース120の上面に対する高さ位置は軸82,111の同じくベース120の上面に対する高さ位置にも一致している。
ここで、図5に示されるように、1対のカバー突出部40a及び1対のレバー突出部25a間には、十字状の自由継手30が支持されている。すなわちこの自由継手30はY方向へ延びる第1軸30aとX方向に延びる円柱状の第2軸30bとがこれらの中央部において直交して一体形成されてなる。そして、第1軸30aの両端部は2つのカバー突出部40aの貫通孔40bに内側から挿通され、また第2軸30bの両端部はレバー突出部25aの貫通孔25bに内側から挿通されている。第1軸30a及び第2軸30bの両端面には円板状の留部材42,43がそれぞれ固着されている。留部材42,43は両貫通孔40b,25bの内径よりも大径とされており、これら留部材42,43が両突出部40a、25aの両貫通孔40b,25bの外面において周縁部に係合することにより第1軸30a及び第2軸30bが両貫通孔40b,25bから脱落することが防止される。なお、前述したように、貫通孔25b、40bと軸82,111とのベース120の上面に対する高さ位置は一致しているので、第1軸30aは軸111と同軸に、また第2軸30bは軸82と同軸となる。
ところで図2に示されるように、軸部25には軸芯21が抜け止め状態で挿通されるとともに、その上部には前述した第1ノブ10が連結されている。すなわち、軸芯21の上部側面には図6に示されるように円柱状の2つの凸部23が互いに反対側に突出するように設けられている。一方、第1ノブ10の下面には円弧状の2つの案内板10bが形成されていて、両案内板10bには凸部23に対応する斜方状の溝10aが形成されている。図2に示されるように、案内板10bは第2ノブ20の上面に形成された凹部20aに収容され、それら案内板10bの溝10aには凸部23がそれぞれ嵌合している。また、第1ノブ10は、その下面と第2ノブ20の上面との間に設けられた図示しない係合構造を通じて20の上面に対して離間することが規制されつつ摺動回転可能に連結されている。そして、第1ノブ10が矢印α1,α2で示す方向に回動操作された際には、凸部23が溝10aに沿って上下方向に移動し、これによって軸芯21が上下方向すなわちZ軸方向に変位する。なお、第1ノブ10の回動操作に操作反力を与えるため次のような構成が採用されている。すなわち、第1ノブ10の下面中央には、収容凹部が形成されている。この収容凹部には軸芯21の上部が挿入されている。そして軸芯21の上面と収容凹部の内頂面との間には圧縮されたコイルばね22が設けられている。
このコイルばね22によって凸部23は溝10a内の約中央付近すなわち中間位置に保持される。この中間位置から第1ノブ10をα1方向に回動操作すると、軸芯21は上方に変位して、軸芯21上面に固着されているコイルばね22は圧縮され、コイルばね22に軸芯21に対して下方向に働く復元力が生じる。これにより、両凸部23の外周面が溝10aの内周下面に対して摺動変位する。この摺動によってα1方向への回動時に操作反力が得られる。
一方、第1ノブ10をα2方向に回動操作すると、軸芯21は下方に変位して、軸芯21上面に固着されているコイルばね22は伸ばされ、このコイルばね22には軸芯21に対して上方向に働く復元力が発生する。これにより両凸部23の外周面が溝10aの内周上面に対して摺動変位する。この摺動によってα2方向への回動時に操作反力が得られる。
図6に示されるように、軸芯21の下端側には、四半円柱状の4つの案内部21aが下方へ延設されている。図7に示されるように隣り合う2つの案内部21a間に自由継手の第1又は第2軸30a、30bが介在可能となる程度に各案内部21aは設けられている。換言すると軸芯21の先端側の部位において自由継手30の十字の平面形状に対応する平面形状を有する十字柱を除去することにより各案内部21aは形成されている。各案内部21aの先端部はカバー40の開口部40hからカバー40の内部に挿入されている。各案内部21a間には自由継手30の第1及び第2軸30a、30bが介在し、これら軸30a、30bは各案内部21aに対して相対的に上下方向に変位又は各軸30a、30bの軸線を中心として回転する。すなわち、軸芯21の軸上に自由継手30を設置しつつも、軸芯21のZ方向への変位が妨げられることはない。なお、この各案内部21aの下端には磁石50が固着されている。
したがって、例えば操作レバー24に対しx1方向の外力が付加されると図3に示されるように、操作レバー24及び磁石50は、軸111を中心に傾く。ここで、前述したように軸111と自由継手30の第1軸30aとは同軸上にあるので、操作レバー24は第1軸30aを中心としても回転する。このとき、図8に示されるように、その軸芯21(正確には案内部21a)及びその下端に固定されている磁石50は第1センサ57a方向に変位する。
操作レバー24に対しx2方向の外力が付加された際にも前述と同様に操作レバー24は軸111及び第1軸30aを中心に傾動する。このとき、図8に示されるように、その軸芯21(正確には案内部21a)及びその下端に固定されている磁石50は第1センサ57b方向に変位する。
一方、操作レバー24に対しy1方向の外力が付加されると、操作レバー24及び磁石50は、軸82を中心に傾く。ここで、前述したように軸82と自由継手30の第2軸30bとは同軸上にあるので、操作レバー24は第2軸30bを中心としても回転する。このとき、その軸芯21(正確には案内部21a)及びその下端に固定されている磁石50は第1センサ58a方向に変位する。
操作レバー24に対しy2方向の外力が付加された際にも前述と同様に操作レバー24は軸82及び第2軸30bを中心に傾動する。このとき、その軸芯21(正確には案内部21a)及びその下端に固定されている磁石50は第1センサ58b方向に変位する。
なお、操作レバー24の傾動に伴い、レバー突出部25aも傾動する。このときレバー突出部25aの外面がカバー40の開口部40hの内周面に接触することがないように、開口部40hの開口面積は設定されている。
ところで、カバー40はカバー支持部材121の凹部121hに嵌め合わされているため、操作レバー24傾動時にカバー40が傾くことはない。また、操作レバー24は自由継手30の各軸30a、30bを中心として傾動するので、操作レバー24傾動時にカバー40が回動することはない。このように操作レバー24の傾動操作と第2ノブ20の回動操作は互いに影響を及ぼさず独立している。
なお、ユーザが操作レバー24に所定方向の外力を付与して操作レバー24を傾動操作した後に外力を解除した場合、操作レバー24は図示しない保持機構を通じてその傾斜状態を保持するようにしてもよいし、また図示しない復帰機構を通じて中立位置に復帰されるようにしてもよい。
ここで、第1ノブ10のα2方向に回動力が付加されると、図6で示したように軸芯21の周面に設けられた2つの凸部23が第1ノブ10の案内板10bに形成される斜方状の溝10aに沿って下方へ移動することにより、軸芯21は矢印で示されるZ方向(下方)に変位する。このとき軸芯21の先端部に形成された各案内部21aの自由継手30に接している面は自由継手30に対して摺動しつつ、矢印で示されるZ方向に変位する。当然各案内部21a下端に固着されている磁石50も軸芯21同方向に変位することになる。また、第1ノブ10がα2方向に回動力が付加されると軸芯21及び磁石50は矢印で示されるZ方向と反対方向に変位する。
なお、ユーザが第1ノブ10に所定方向の回動力を付与して第1ノブ10を回動操作した後に回動力を解除した場合、第1ノブ10は図示しない保持機構を通じてその回動状態を保持するようにしてもよいし、また図示しない復帰機構を通じて第1ノブ10が原位置すなわち中間位置に復帰されるようにしてもよい。
第2ノブ20のβ1方向に回動力が付加されると、各レバー突出部25aの貫通孔25bに通されている第2軸30bにβ1方向の回動力が加わる。そして、この回動力は第1軸30aと一体形成されている第2軸30bとカバー突出部40aの貫通孔40bとの係合を通じてカバー40に伝達され、同カバー40はβ1方向に回動する。
また、第2ノブ20に付加されたβ1方向の回動力は軸芯21の各案内部21aを介して自由継手30の各軸30a、30bに伝達される。これによっても第2ノブ20に付加された回動力は自由継手30を介してカバー40に伝達されカバー40はβ1方向へ回動する。そのカバー40の回動に伴い同カバー40の内底面に設置された補助磁石60及びロータ46もβ1方向に回動することになる。
カバー40がβ1方向へ回動する際には、カバー40周面に形成されているガイド孔40cに通されている案内部材130の挿入部130aは相対的にカバー40のガイド孔40c中をβ2方向に変位する。これによりカバー40の上下方向への変位が規制され、カバー40は安定して回転する。また、このときカバー40内部の基板70を固定している固定ねじ76及びスペーサ75は、カバー40底面に形成されたガイド孔40c中を相対的にβ2方向に円弧運動するので固定ねじ76によりカバー40の回動が妨げられることはない。また、これによりカバー40回動時においてもカバー40の内部に設けられた基板70上下に配置された各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)が回動することはない。ここで第2ノブ20にβ2方向へ回動力が付加された場合も同様にして、操作レバー24、自由継手30及びカバー40が一体でβ2方向へ回動するとともに、ねじ回動孔47及びガイド孔40c中を固定ねじ76及び案内部材130はそれぞれ相対的にβ1方向に変位する。すなわち第2ノブ20の回転操作を通じて、補助磁石60は第2センサ67に対して相対回転する。
なお、ユーザが第2ノブ20に所定方向の回動力を付与して第2ノブ20を回動操作した後に回動力を解除した場合、第2ノブ20は図示しない保持機構を通じてその回動状態を保持するようにしてもよいし、また図示しない復帰機構を通じて第2ノブ20は原位置に復帰されるようにしてもよい。
次に操作レバー24の各操作位置を検出する位置検出手段について図8及び図9を参照して説明する。
図9(a)に示されるように、基板70は磁石50に対向する側に設けられる第1の基板71と上記補助磁石60に対向する側に設けられる第2の基板72とから構成されている。ここで、第1の基板71の磁石50に対向する側の面には、磁石50の磁界強度を検出する検出手段として、磁石50の磁界強度の大きさに応じた電圧を出力する4つの第1センサ57a,57b,58a,58bがそれぞれ設けられている。第1センサ57a,57b,58a,58bは巨大磁気抵抗効果(GMR)センサである。ここで、これら第1センサ57a,57b,58a,58bにあっては、上記操作レバー24が中立位置にあるときの磁石50の位置を中心として、一対の第1センサ57a,57bがX軸方向に沿って点対称に、また、一対の第1センサ58a,58bがY軸方向に沿って点対称にそれぞれ設けられている。一方、第2の基板72の補助磁石60に対向する側の面には、補助磁石60の磁界の向きを検出する検出手段として、同補助磁石60の磁界の向きに応じた電圧を出力する第2センサ67が設けられている。第2センサ67は磁気抵抗効果(MR)センサである。ちなみに、補助磁石60は、この第2センサ67とZ軸方向に所定間隔をおいて対向して配設されている。
また、図9(b)に示されるように、磁石50はZ軸方向にN極、S極の順に磁極を有して全体として円筒状に形成されている。一方、図9(c)に示されるように、補助磁石60はZ軸方向にS極、N極の順に磁極を有する半円柱状の部分と、同じくZ軸方向にN極、S極の順に磁極を有する半円柱状の部分とが接合されて全体として円筒状に形成されている。
ところで、図9(a)に示されるように、上記第1の基板71と上記第2の基板72との間に、磁気カバー部材73が設けられている。この磁気カバー部材73はカバー40と同様に、透磁率の高い材料、例えば電磁鋼板などにより形成されている。この磁気カバー部材73により磁石50から発せられる磁場と補助磁石60から発せられる磁場との干渉が抑制され、第1センサ57a,57b,58a,58b及び第2センサ67の検出精度が向上する。
さて、操作レバー24をx1,x2方向に傾動させた時には図8(a)に示されるように軸芯21も傾動して、軸芯21の下端に取り付けられた磁石50は軸芯21とともに図8(a)の二点鎖線で示したように左右に変位をする。これにより磁石50と基板70上のX方向に並べられた第1センサ57a、57bとの相対距離が変化する。例えば操作レバー24をx2方向に傾動させると軸芯21の下端部及び磁石50は自由継手30の第1軸30aを中心に右側に変位する。これにより磁石50と右側の第1センサ57bとの距離は操作レバー24が中立位置にある場合よりも小さくなるため右側の第1センサ57bの検出する磁石50の磁界強度は操作レバー24が中立位置にある場合よりもレバーが大きくなる。すなわち磁界強度に応じて電圧を出力する右側の第1センサ57bの出力電圧Vx2は操作レバー24が中立位置にある場合よりも大きくなる。
一方、左側の第1センサ57aと磁石50との距離は操作レバー24が中立位置にある場合よりも大きくなるので左側の第1センサ57bの検出する磁石50の磁界強度は操作レバー24が中立位置にある場合よりも小さくなる。すなわち磁界強度に応じて電圧を出力する左側の第1センサ57bの出力電圧Vx1は操作レバー24が中立位置にある場合よりも小さくなる。図8(b)に示されるように制御部としてレバースイッチ装置1側に設けられている車載制御装置100はこれら第1センサ57a,57bから出力された検出結果Vx1,Vx2に基づいて操作レバー24のX方向位置を判定する。
なお、操作レバー24をy1,y2方向に傾動させた時も同様にして、操作レバー24のY方向変位に対応する第1センサ58a,58bの磁界強度に応じた出力電圧Vy1,Vy2に基づいて車載制御装置100は操作レバー24のY方向位置を判定する。
前述したように第1ノブ10が回動操作されたときには軸芯21はZ方向に移動する。これにより基板70上に配置されている4つの第1センサ57a,57b,58a,58bとの距離も変化し、第1センサ57a,57b,58a,58bの出力する電圧の総和も変わる。例えば第1ノブ10をα2方向に回動操作したときには、磁石50及び軸芯21は図8(a)の2点鎖線で示されるように下方へ変位する。これにより磁石50と第1センサ57a、57b、58a、58bとの距離は小さくなるため第1センサ57a、57b、58a、58bの検出する磁界強度は第1ノブ10が中間位置にある場合よりも大きくなる。すなわち、磁界強度に応じて電圧を出力する第1センサ57a、57b、58a、58bの出力電圧Vx1、Vx2、Vy1、Vy2の総和も大きくなる。車載制御装置100はこの出力電圧の総和に基づいて操作レバー24のZ方向位置の判定を行う。
第2ノブ20が回動操作された際にはカバー40とともに、カバー40のロータ収容部41に固定されている補助磁石60も回動する。補助磁石60の回動に伴って、第2センサ67に印加される磁界の向きが変化し、第2の基板72に固定され、補助磁石60と対応する第2センサ67の出力電圧Vαはサインカーブに近似する態様にて変化する。この出力電圧Vαに基づき車載制御装置100は第1ノブ10の回動位置を判定する。なお、第2ノブ20を所定角度だけ回動操作がされるのに加えて、操作レバー24の傾動操作がされた場合でも、第2センサ67の出力電圧Vαは、所定角度だけ回動操作のみがされた場合の出力電圧Vαとは同じとなる。
以上検出した5つの出力電圧Vx1,Vx2,Vy1,Vy2,Vαは車載制御装置100に取り込まれ、出力電圧Vx1,Vx2,Vy1,Vy2,Vαに基づいて車載制御装置100は車載機器、例えばヘッドライト、スモールライト、フォグランプ、ターンシグナルランプのオン/オフ等を決定して、その旨の信号を各車載機器に出力する。
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)操作レバー24はx1,x2,y1,y2の2軸方向に傾動可能とするための自由継手30を介して操作レバー24の軸芯21上に設けられ、自由継手30の第1軸30aとレバー突出部25a、第2軸30bとカバー突出部40aとは係合している。これにより、操作レバー24の傾動操作によってカバー40が回動することはなく、第2ノブ20を回動操作した際に操作レバー24が傾動することはない。つまり、操作レバーの傾動操作と回動操作とを独立なものにすることが可能となる。よって例えば第2ノブ20のみを所定角度回動させた場合と、第2ノブ20を同所定角度回動させるのに加え、操作レバー24を傾動させた場合との第2センサ67の検出結果は同じとなる。すなわちこれにより、レバースイッチ装置1の操作レバー24の位置検出誤差(特にカバー40等の回転検出誤差)を小さくでき、操作レバー24の位置検出精度を向上させることができる。
(2)カバー40周面にはガイド孔40cが2つ設けられており、ガイド孔40cには案内部材130の挿入部130aが通されている。第2ノブ20が回動操作された際には案内部材130はガイド孔40c中を変位することになる。これにより、カバー40がスムーズに回動することができる。
(3)カバー40は外部の磁場との干渉を抑制するため磁気シールド部材からなるので、そのカバー40の内部に設けられた基板70上下に配置された各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)が受ける外部の磁場の影響を抑制することができる。また磁石50及び補助磁石60の磁気が外部へ漏出するのを防ぐことができる。さらにカバー40は内部に設けられた構成部品、例えば各種センサ(57a,57b,58a,58b,67)、磁石50、補助磁石を衝撃、日光、埃等から守る働きをする。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、操作部として第1ノブ10及び第2ノブ20を設け、第1ノブ10を回動操作すると操作レバー24の軸芯21が上下するようにしたが、この第1ノブ10は省略して、第2ノブ20のみで構成してもよい。この場合には第2ノブ20、軸部25、軸芯21は一体形成可能であって、入力操作は操作レバー24を2軸方向(x1,x2,y1,y2)への傾動と第2ノブを1軸方向(β1、β2)にさせる回動との3軸方向になされる。
・上記実施形態では、操作レバー24には上方から第1ノブ10、第2ノブ20としたがこれを逆の構成つまり上方から第2ノブ20、第1ノブ10にしてもよい。
・上記実施形態では、案内部材130はカバーの外側であるカバー支持部材121の周面に固定して設けたが、これに限らず例えばカバー40内部に案内部材130を設けて、内側から案内部材130の一部である挿入部130aをガイド孔40cに通すようにしてもよい。またガイド孔40cは必ずしも貫通孔である必要はなく例えば、カバー40周面に凹部を設けて、その凹部に案内部材130の一部分を挿入するようにしてもよい。また、逆にカバー40周面の回動方向に凸部を設けて、その凸部と同凸部に対応する凹形状の案内部材130とを摺動回転可能に係合させてもよい。さらに、このガイド孔40c及び案内部材130を省略することも可能である。
・上記実施形態では、自由継手30の形状は十字形状の物を用いたが、操作レバー24が2軸方向に傾動可能且つ、カバー40との間で回転力の伝達が可能であれば自由継手30の形状は十字でなくてもよい。
・上記実施形態では、軸芯21上に自由継手30を設けるために、軸芯21の下部に略4分の1円柱状の4つの案内部21aを自由継手30が変位可能な幅を有して設けた。しかし軸芯21上に自由継手30を設けるような構成であればこれに限らず、例えば図10に示されるように略十字で形成された自由継手30の中央に貫通孔39hを形成して、その貫通孔39hに軸芯21をZ方向に変位可能、且つ回転可能に貫通させてもよい。このとき自由継手30は両軸49を中心としてXY2軸方向に回転可能に支持される。
・上記実施形態では、カバー40は外部の磁場との干渉を抑制するため磁気シールド部材からなっていたが、カバー40を形成する部材は磁気シールド部材でなくてもよい。またカバー40の形状も釣鐘型に限らず、例えば円錐、円柱、角錐、角柱、角錐等のセンサ等を覆うかたちで形成してもよい。また、カバー40はセンサ等を覆っていなくても、補助磁石60を保持しつつ操作レバー24の回動によって回動する回動部として設けてもよい。
・上記実施形態では、操作レバー24を支持する構成として案内部材130、リング部材85、円弧部材80を設けたが、これらを省略することも可能である。その場合には操作レバー24を支持する構成として、例えば、ベース120に固定されレバースイッチ装置1の操作レバー24以外を内包する筐体で形成されるその上面に操作レバー24の許容可動範囲だけ十字の開口部を設ける。その開口部から操作レバー24を突出させ、その十字の開口部に沿ってのみ操作レバー24が傾動するので、操作レバー24を支持及び案内することできる。
・上記実施形態では、操作レバー24の位置検出手段としてGMRセンサ及びMRセンサを採用したが、位置を検出できるセンサであればこれに限らず各種センサを採用してもよい。
・上記実施形態では、レバースイッチ装置1は車両内に設けたが、これに限らず同レバースイッチ装置1を車両以外の機器の入力装置として採用してもよい。
本実施形態にかかるレバースイッチ装置の斜視図。 本実施形態にかかるレバースイッチ装置のA‐A線の断面図。 本実施形態にかかるレバースイッチ装置の操作レバー傾動時における断面図。 (a)は本実施形態にかかるカバー及びその内部の構成を示した斜視図、(b)は案内部材とガイド孔を示した要部斜視図。 本実施形態にかかる自由継手の斜視図。 本実施形態にかかる第2ノブ及び軸芯の分解斜視図。 本実施形態にかかる軸芯下部の要部斜視図。 (a)は、本実施形態にかかるセンサと磁石の位置関係を示す断面図、(b)は本実施形態にかかる電気的構成を示すブロック図。 (a)は、本実施形態にかかるセンサと磁石の位置を示す斜視図、(b)は、磁石の構成を示す斜視図、(c)は、補助磁石の構成を示す斜視図。 他の実施形態にかかる自由継手の構造を示した斜視図。 レバースイッチ装置が設けられた車両内の斜視図。 従来のレバースイッチ装置の分解斜視図。 従来のレバースイッチ装置の回動及び傾動操作を同時に行った際の斜視図。
符号の説明
1…レバースイッチ装置、10…第1ノブ、20…第2ノブ、21…軸芯、25…軸部、25a…レバー突出部、30…自由継手、30a…第1軸、30b…第2軸、40…カバー、40a…カバー突出部、50…磁石、57a,57b,58a,58b…第1センサ、67…第2センサ、60…補助磁石、70…基板。

Claims (4)

  1. 定められた操作対象のスイッチング操作をするべく3軸方向に傾動及び回動操作されるレバースイッチ装置であって、
    外力の印加に基づいて互いに変わる2軸方向に傾動操作される操作レバーと、
    前記操作レバーの下端部に設けられて前記操作レバーの傾動操作に伴って同操作レバーと一体となって前記2軸方向に沿って変位する磁石と、
    前記磁石の変位に伴って同磁石との間の相対的な位置が変化するとともに、同磁石の磁界を検出できる位置に設けられ、同磁石の磁界強度の変化を検出する第1センサと、
    外力の印加に基づき前記操作レバーに対して同操作レバーの長手方向へ伸びる軸線を中心とする1軸方向へ相対的に回転操作がされる操作部と、
    前記操作部に連動して、前記2軸方向に直交する方向へ伸びる軸を中心として、且つ前記第1センサに対して相対的に回動する回動部と、
    前記回動部に一体回転可能に設けられた補助磁石と、
    前記補助磁石に対して相対回転するとともに、同補助磁石の磁界を検出できる位置に設けられ、同補助磁石の磁界の向きの変化を検出する第2センサと、
    前記第1センサおよび前記第2センサからの検出結果に基づき前記操作レバーの傾動方向における操作位置および前記操作部の回動方向における操作位置を検出し、これら検出される操作位置に基づいて定められた操作対象のスイッチングを制御する制御部とを備え、
    前記操作レバーは、前記回動部に自在継手を介して前記2軸方向に傾動操作可能且つ一体回転可能に支持されているレバースイッチ装置。
  2. 請求項1に記載のレバースイッチ装置において、
    前記回動部は前記第1センサ、前記第2センサ、前記磁石及び前記補助磁石を内包するかたちで覆うカバーとし、同カバーは外部の磁場を遮断する一方で、内部で発生した磁界を遮断する性質を有する磁気シールド材からなる
    ことを特徴とするレバースイッチ装置。
  3. 請求項2に記載のレバースイッチ装置において、
    前記カバーには、その回動方向に伸びる被ガイド部を設け、同被ガイド部の少なくとも一部との係合を通じて、同カバーの回転を摺動案内する案内部材を設けた
    ことを特徴とするレバースイッチ装置。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載のレバースイッチ装置において、
    前記レバースイッチ装置は、車両室内に設けられて車載機器のスイッチングの操作の用に供される
    ことを特徴とするレバースイッチ装置。
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