JP2011034771A

JP2011034771A - スイッチ装置

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Publication number: JP2011034771A
Application number: JP2009179076A
Authority: JP
Inventors: Tomio Yamada; 富生山田; Masahiko Miyata; 雅彦宮田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】故障の検知や故障の発生箇所の判別ができ、しかも、それを装置の大形化を招来することなくできるスイッチ装置を提供する。
【解決手段】移動子２４を移動させれば、故障がない場合、ヨーク４，５に磁気短絡体２７が接触して、磁石６からヨーク４，５を介する磁気回路Ｍに磁界の変化が生じることに伴い、アーマチュア７を有した可動接点ばね８と共に可動接点１５が固定接点１６から離れ、それと共に磁気回路Ｍに設けたコイル１８に電流が流れる。それに対して、故障がある場合、同様に移動子２４を移動させても、可動接点１５が固定接点１６に対して動かなかったり、あるいはコイル１８には電流が流れなかったりする。かくして、故障の検知や故障の発生箇所の判別ができるものであり、しかも、そのコイル１８は磁気回路Ｍに設けるもので、装置内に設け得るので、装置の大形化を招来することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、故障検知機能を有するスイッチ装置に関する。

従来より、スイッチ装置としては、一般に、固定接点と可動接点、並びにその可動接点を常時は固定接点に接触又は離間させるスプリングを収容したケースに、ロッド状の移動子を挿通して設け、その移動子が移動操作されることにより、上記可動接点を固定接点に対し動かして離間又は接触させ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２００７−３２９０９７号公報

上記構成のスイッチ装置は、例えば車両用のストップランプスイッチとして使用されるものであり、移動子が車両のブレーキペダルの踏込み操作に応動し、固定接点に対する可動接点の離間又は接触によって車両のストップランプが点灯され、更には車両のシステムとして、例えばオートマチックトランスミッションのシフトチェンジ（シフトダウン）が行われるようになっている。

しかしながら、このものの場合、故障すれば、車両のブレーキペダルを踏込み操作しても、可動接点が固定接点に対して離間又は接触しない。このようなスイッチ装置の故障を検知する機能を、従来のものは有しておらず、従って、故障すれば、上述のストップランプの点灯が行われず、更には車両のシステム側の作動（オートマチックトランスミッションのシフトチェンジ）が行われない事態を惹起してしまう。
又、上述のものの場合、車両のシステム側の作動が行われない場合、それが車両のシステム側の故障か、あるいはスイッチ装置側の故障かという故障の発生箇所の判別ができなかった。

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、故障の検知や故障の発生箇所の判別ができ、しかも、それを装置の大形化を招来することなくできる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、本発明のスイッチ装置は、固定接点と、この固定接点と対応する可動接点と、この可動接点を設けると共に、磁性を有するアーマチュアを設けた、可動接点ばねと、前記アーマチュアと対応する、磁性を有するヨークと、このヨークに磁力を及ぼして該ヨークを介し前記アーマチュアを吸引する磁石と、前記ヨークに対応して移動する移動子と、この移動子により移動される磁気短絡体とを具備し、その磁気短絡体が移動により前記ヨークとの距離を変化させて、該ヨークを介しての前記磁石による前記アーマチュアの吸引力を変化させ、前記可動接点ばねと共に前記可動接点を固定接点に対して動かすようにしたものであって、前記磁石から前記ヨークを介する磁気回路にコイルを設け、このコイルに流れる電流を検知することで、前記ヨークに対する前記磁気短絡体の距離の変化を検出するようにしたことを特徴とする。

上記手段によれば、移動子を移動させれば、故障がない場合、ヨークに対する磁気短絡体の距離が変化して、磁石からヨークを介する磁気回路に磁界の変化が生じることに伴い、アーマチュアを有した可動接点ばねと共に可動接点が固定接点に対して動き、それと共に上記磁気回路に設けたコイルに電流が流れる。それに対して、故障がある場合、同様に移動子を移動させても、可動接点が固定接点に対して動かなかったり、あるいはコイルに電流が流れなかったりする。かくして、故障の検知や故障の発生箇所の判別ができるものであり、しかも、そのコイルは磁石からヨークを介する磁気回路に設けるもので、装置内に設け得るので、装置の大形化を招来することがない。

本発明の一実施例を示す全体の縦断面図主要部分の拡大縦断面図主要部分の電気回路図図１とは状態の異なる全体の縦断面図

以下、本発明を車両用ストップランプスイッチに適用して、その一実施例（一実施形態）につき、図面を参照して説明する。
まず、図１には、車両用ストップランプスイッチの全体構成を示しており、密閉ケース１を主体としている。この密閉ケース１は、ケース主体部１ａと、ケース基体部１ｂとから成っており、そのうちのケース主体部１ａは、上面部が中央部に隆起部２を有して閉塞され、底部が開放したキャップ状を成し、ケース基体部１ｂは、図で右側の部分の上面に凸部３を有する以外、平板状を成している。

上記ケース主体部１ａの隆起部２には、一対のヨーク４，５を貫通させた状態で設けている。このヨーク４，５は、ともに鉄等の磁性材から成るもので、要するに磁性を有しており、それらを例えばケース主体部１ａの成形時にインサートして設けることにより、該ケース主体部１ａと一体化している。その一体化した形態は、ヨーク４，５の各中間部がケース主体部１ａの隆起部２に密着して保持され、それによって、ケース主体部１ａで隔てられた上下２つの空間の間に浸透性を有しないようにしているものであり、そこからヨーク４，５の各上部が、ケース主体部１ａの隆起部２より上方の空間であるケース主体部１ａ外に突出し、各下部が、ケース主体部１ａの隆起部２より下方の空間であるケース主体部１ａ内に突出するものである。

ケース主体部１ａの隆起部２内には、ヨーク４，５の間に位置して磁石６を設けている。この磁石６は、図で右側がＮ極、左側がＳ極の永久磁石であり、それを上記ヨーク４，５同様に例えばケース主体部１ａの成形時にインサートして設けることにより、該ケース主体部１ａと一体化しており、その一体化した形態は、磁石６の上部がケース主体部１ａの隆起部２内に位置して、上面が隆起部２の内上面に密着すると共に、両側面がヨーク４，５に接触し、下面がケース主体部１ａ内に露出するものである。

ヨーク４，５は図で左右に並んでおり、その直下位置にはアーマチュア７を有する可動接点ばね８を配置している。アーマチュア７は鉄等の磁性材から成るもので、平板状を成し、磁性を有している。これに対して、可動接点ばね８は、非磁性材であるりん青銅等の導電性板ばね材から成るもので、これの上面にアーマチュア７を固着している。

可動接点ばね８は又、図で右側の一端部８ａをリベット９により接続端子１０の上端部１０ａを介して前記ケース基体部１ｂの凸部３に固着しており、接続端子１０は今ひとつ（図で左側）の接続端子１１と共にケース基体部１ｂに貫通させた状態で設けている。詳細には、それら接続端子１０，１１も、例えばケース基体部１ｂの成形時にインサートして設けることにより、該ケース基体部１ｂと一体化しており、その一体化した形態は、接続端子１０，１１の各中間部がケース基体部１ｂに密着して保持され、それによって、ケース基体部１ｂで隔てられた上下２つの空間の間に浸透性を有しないようにしているものであり、そこから接続端子１０，１１の各上部がケース基体部１ｂ上に突出し、各下部がケース基体部１ｂ下に突出するものである。

ここで、接続端子１０の上端部１０ａは、Ｌ字状に折曲されていて、ケース基体部１ｂの前記凸部３の上面に位置しており、従って、可動接点ばね８の一端部８ａも、その凸部３の上面に接続端子１０の上端部１０ａを介して位置している。

そして、可動接点ばね８は、上記一端部８ａから凸部３の内側の側面に沿うほゞＬ字状の折曲をしており（第１の折曲部１２）、次いで、ケース基体部１ｂの近傍でヨーク４，５間（特にはそのほゞ中央部）に向かうほゞＶ字状の折曲をし（第２の折曲部１３）、更に、常態では、図４に示すように、第２の折曲部１３とは反対でケース基体部１ｂ方向へのほゞへ字状の折曲をしており（第３の折曲部１４）、その第３の折曲部１４から他端部８ｂ側の中間部８ｃで、前記アーマチュア７の一端部（図で左側）からほゞ中央部までの固着をしている。又、可動接点ばね８の他端部８ｂの上面には、可動接点１５を設けている。

ケース基体部１ｂは、ケース主体部１ａの底部に結合されて、該底部の開放部を密に閉塞しており、その状態で、可動接点ばね８は、アーマチュア７の図で右側の端部を右側のヨーク５の下端部に当接させ、図で左側の端部を、常態（図４）では、左側のヨーク４の下方に離間させている。

これに対して、前記磁石６の磁力が図１に磁気回路Ｍで示すようにヨーク４，５を通じてアーマチュア７にのみ及ぶ示す状況では、アーマチュア７がヨーク４，５を介して磁石６に同図に矢印Ａで示すように吸引され、可動接点ばね８は、中間部８ｃがほゞ水平となる状態に弾性変形される。

しかして、前記可動接点１５の上方には、固定接点１６を配置している。この固定接点１６は、詳細には、前記接続端子１１のＬ字状に折曲した上端部１１ａの下面に設けていて、前記可動接点１５と対向しており、上述のようにアーマチュア７が磁石６に吸引されて可動接点ばね８が弾性変形された状態では、該固定接点１６に可動接点１５が接触している。

ケース基体部１ｂは、既述のようにケース主体部１ａの底部に結合しており、それによって、前記密閉ケース１を構成すると共に、その密閉ケース１の内部に、固定接点１６と、可動接点１５、アーマチュア７、可動接点ばね８、磁石６、ヨーク４，５の下部、及び接続端子１０，１１の各上端部１０ａ，１１ａを収納する構造となしている。
なお、ケース基体部１ｂから下方へ突出した接続端子１０，１１の各下部は、密閉ケース１を囲繞したスリーブ１７の下部に囲繞されており、その内部に挿入される図示しないコネクタを介して図示しない導電線が接続されるようになっている。

前記磁石６から前記ヨーク４，５を介する磁気回路Ｍ、中でもそのうちのヨーク５の下部（前記ケース主体部１ａの隆起部２より下方のケース主体部１ａ内に突出した部分）には、図２にも示すように、コイル１８を巻回して設けており、このコイル１８の両端部は、ケース基体部１ｂに貫通させた状態で設けた検知用の端子１９，２０に接続している。

なお、検知用の端子１９，２０も、ケース基体部１ｂの成形時にインサートして設けることにより、該ケース基体部１ｂと一体化しており、その一体化した形態は、図１に示すように、検知用の端子１９，２０の各中間部がケース基体部１ｂに密着して保持され、それによって、ケース基体部１ｂで隔てられた上下２つの空間の間に浸透性を有しないようにしているものであり、そこから検知用の端子１９，２０の各上部がケース基体部１ｂ上に突出し、各下部がケース基体部１ｂ下に突出するもので、各上端部に上記コイル１８の両端部を接続している。

図３には、上記検知用の端子１９（ひいてはコイル１８の一端部）に一端部を接続した抵抗値の小さい抵抗２１を示しており、この抵抗２１の両端部間に、該抵抗２１と並列に電圧検知手段である電圧検知回路２２を接続している。又、検知用の端子２０（ひいてはコイル１８の他端部）は、抵抗２１の他端部に接続している。

しかして、図１に示すように、スリーブ１７の上側の外部には、カバー２３を装着しており、このカバー２３はキャップ状のもので、上部の中央部にガイド筒２３ａを有し、このガイド筒２３ａにロッド状の移動子２４を図で上下に移動可能に挿通している。移動子２４は、下部寄りの中間部に径大部２４ａを有しており、この径大部２４ａを、ガイド筒２３ａの下部に形成した径大穴部２５に挿入している。

移動子２４の径大部２４ａより下方の部分には、第１のスプリング２６を巻装しており、この第１のスプリング２６は移動子２４の径大部２４ａより下方の下部を囲繞する圧縮コイルスプリングであって、これも上記ガイド筒２３ａの径大穴部２５に収納している。そして又、移動子２４の下端部には、磁気短絡体２７を組み付けている。この磁気短絡体２７は、鉄等の磁性材から成るもので、この場合、移動子２４の下部を囲繞するリング状を成しており、その外径はガイド筒２３ａの下端部よりも大きい。

磁気短絡体２７及び移動子２４の直下には、ホルダ２８を配置している。このホルダ２８は、外径が磁気短絡体２７よりも更に大きく、その外周部には上下の両方に突出するリム２８ａを有している。又、このホルダ２８の外周部より中心寄りの部分には、前記ヨーク４，５に対応して孔２９，３０を形成している。

ホルダ２８の下面と前記密閉ケース１のケース主体部１ａとの間には、第２のスプリング３１を介在させている。この第２のスプリング３１は、ケース主体部１ａの隆起部２を囲繞する圧縮コイルスプリングであり、前記第１のスプリング２６よりも強い付勢力でホルダ２８から磁気短絡体２７及び移動子２４を押し上げ、すなわち、それらを前記ヨーク４，５側とは反対の側に付勢している。又、その結果、ホルダ２８は、磁気短絡体２７をヨーク４，５の上端部より上方に離間させてカバー２３の内上面に押し付けると共に、前記リム２８ａのうちの上方に突出した部分により該磁気短絡体２７を囲っている。

更に、移動子２４は、径大部２４ａが前記ガイド筒２３ａの径大穴部２５の上端に制止されるまで上方に押し上げられており、上部がガイド筒２３ａより上方に突出し、図示しない車両のブレーキペダルに対応している。
それに対して、第１のスプリング２６は、磁気短絡体２７をホルダ２８上に押し付け、すなわち、磁気短絡体２７を前記ヨーク４，５側への移動方向に付勢しており、かくして、磁気短絡体２７が図１に示す位置に留められて保持されている。

次に、上記構成のものの作用を述べる。
車両のブレーキペダルを踏み込み操作する前、車両用ストップランプスイッチは図１に示した状態にあり、すなわち、前述のように、ホルダ２８から磁気短絡体２７及び移動子２４が第２のスプリング３１により押し上げられて、磁気短絡体２７はヨーク４，５の上端部より上方に離間する位置に保持されており、移動子２４は上部をガイド筒２３ａより上方に突出させている。

この結果、アーマチュア７は、磁石６の磁力が図１に磁気回路Ｍで示したようにヨーク４，５を通じてアーマチュア７にのみ及ぶことにより、ヨーク４，５を介して磁石６に同図に矢印Ａで示したように吸引され、それに伴い、可動接点ばね８は、中間部８ｃがほゞ水平となる状態に弾性変形され、可動接点１５を固定接点１６に接触させている。従って、このとき、可動接点１５及び固定接点１６は、接続端子１０，１１間を、可動接点ばね８を介する電路で導通させている。

この状態から、車両のブレーキペダルが図４に矢印Ｂで示すように踏み込み操作されると、それに応じて移動子２４がホルダ２８を介し第２のスプリング３１を圧縮して密閉ケース１側に移動する。従って、ホルダ２８及び磁気短絡体２７も密閉ケース１側（ヨーク４，５側）に移動し、ホルダ２８は孔２９，３０にヨーク４，５を挿通させる。この結果、磁気短絡体２７がヨーク４，５の上端に接触する。なお、このヨーク４，５の上端部に対する磁気短絡体２７の接触は、第１のスプリング２６を圧縮しつつ行われることにより、弾性的に行われる。

そして、そのようにヨーク４，５の上端部に磁気短絡体２７が接触すれば、磁石６の磁力は、図４に磁気回路ｍ_１で示すようにヨーク４，５を介して前記アーマチュア７に及ぶのみならず、同図に磁気回路ｍ_２で示すようにヨーク４，５を介して磁気短絡体２７にも及ぶようになるから、その分、アーマチュア７に及んだ磁力が変化し（この場合、弱まり）、アーマチュア７に対する吸引力が変化する（この場合、弱まる）。よって、アーマチュア７に対する磁石６の吸引力よりも、可動接点ばね８の前記弾性変形状態からの復元力が勝るようになって、可動接点ばね８は同図に矢印Ｃで示すように復元し、可動接点１５を固定接点１６から離間させるので、前記接続端子１０，１１間の電路が遮断される。かくして、車両用ストップランプスイッチが車両のブレーキペダルの踏み込み操作に応動するものであり、もって、車両の図示しないストップランプを点灯させるに至る。

又、このとき、アーマチュア７と共にヨーク５のコイル１８を設けた部分に及ぶ磁力も変化し（この場合、同様に弱まり）、その変化による誘導起電力の発生によって、コイル１８には抵抗２１を通じて例えば図３に矢印Ｄで示すように電流が流れ、それが、抵抗２１の両端部間に発生する電圧でもって電圧検知回路２２により検知される。そして、その電圧検知回路２２からは検知信号が上記車両の制御装置に入力され、それに基づいて制御装置はヨーク４，５に対する磁気短絡体２７の接触を検出する。従って、このとき、それらのコイル１８と抵抗２１及び電圧検知回路２２は、ヨーク４，５に対する磁気短絡体２７の変化を検出する検出手段として機能する。

この後、車両のブレーキペダルの踏み込み操作が解除されれば、すべては原状態に復帰し、アーマチュア７が磁石６に吸引されて可動接点ばね８が弾性変形され、可動接点１５を固定接点１６に接触させることにより、車両のストップランプが消灯されるに至る。

又、このとき、アーマチュア７と共にヨーク５のコイル１８を設けた部分に及ぶ磁力が前述の車両のブレーキペダルを踏み込み操作したときとは反対に変化し（この場合、強まり）、その変化による誘導起電力の発生によって、ヨーク５に設けたコイル１８には抵抗２１を通じて例えば図３に矢印Ｅで示すように上述とは反対の電流が流れ、それが、抵抗２１の両端部間に発生する電圧でもって電圧検知回路２２により検知される。そして、その電圧検知回路２２からは検知信号が上記車両の制御装置に入力され、それに基づいて制御装置はヨーク４，５に対する磁気短絡体２７の離間を検出する。

このように本構成のものでは、可動接点ばね８が有したアーマチュア７にヨーク４，５を介して及ぶ磁石６の磁気吸引力が、移動子２４の移動による磁気短絡体２７の移動で変化することにより、可動接点１５を可動接点ばね８と共に固定接点１６に対して動かすことができるもので、更に、上記磁石６からヨーク４，５を介する磁気回路Ｍ，ｍ_１（ヨーク５）にコイル１８を設け、このコイル１８に流れる電流を検知することで、ヨーク４，５に対する上記磁気短絡体２７の変化を検出することができる。

それにより、スイッチ装置の故障を検知することができる。その一つは、磁気短絡体２７が移動子２４の移動に応じ移動してヨーク４，５に接触している（コイル１８に流れる電流が検知された）にもかかわらず、固定接点１６に対する可動接点１５の接触が見られない、接点部分の故障であり、この場合には、車両のストップランプは点灯しないものの、コイル１８に電流が流れることで検知した信号が車両の制御装置に入力されることにより、車両のシステムの作動（例えばオートマチックトランスミッションのシフトチェンジ）を行わしめることができる。

スイッチ装置の故障の他の一つは、移動子２４が移動したにもかかわらず磁気短絡体２７が移動せず、従って、磁気短絡体２７がヨーク４，５に接触せず（コイル１８に流れる電流が検知されず）して、固定接点１６に対する可動接点１５の接触も見られない、磁気短絡体２７部分の故障である。

又、上述のコイル１８による検出は、上記車両のシステム側の故障の検知にも活用することができる。すなわち、磁気短絡体２７がヨーク４，５に接触し（コイル１８に流れる電流が検知され）、且つ、固定接点１６に対する可動接点１５の接触も見られるにもかかわらず、上記車両のシステムが作動していなければ、それは車両のシステム側の故障と判断できるのである。

そして、それらの検出に効果のあるコイル１８は、上述のように、磁石６からヨーク４，５を介する磁気回路Ｍ，ｍ_１（ヨーク５）に設けるもので、スイッチ装置内に設け得るので、スイッチ装置の大形化を招来することなく実現することができる。

なお、コイル１８は、磁石６からヨーク４，５を介する磁気回路Ｍ，ｍ_１中の、ヨーク５に限られず、ヨーク４、もしくはアーマチュア７や可動接点ばね８など、他の部品に設けるようにしても良いし、更には、磁気回路ｍ_２中のヨーク４又はヨーク５もしくは磁気短絡体２７に設けるようにしても良い。

又、固定接点１６と可動接点１５については、可動接点１５が車両のブレーキペダルの踏み込み操作前は固定接点１６から離間し、車両のブレーキペダルの踏み込み操作に応じて固定接点１６に接触するように変えても良い。
更に、移動子２４の移動に伴って移動した磁気短絡体２７はヨーク４，５に接触せず、充分に接近するだけでも良いもので、要するにヨーク４，５との距離が変化しさえするものであれば良い。

加えて、可動接点ばね８とアーマチュア７は、導電性ばね材（非磁性材）と磁性材の二部材からでなく、磁性を有する導電性ばね材の一部材で一体に形成されていても良く、特にそのようにした場合には、使用部品点数を少なく済ませ得る効果がある。
加えて、本発明は、車両用のストップランプスイッチ以外の、それと同様の事情を有するスイッチ装置一般に適用できるものであり、そのほか、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

図面中、４，５はヨーク、６は磁石、７はアーマチュア、８は可動接点ばね、１５は可動接点、１６は固定接点、１８はコイル、２４は移動子、２７は磁気短絡体、Ｍ，ｍ_１，ｍ_２は磁気回路を示す。

Claims

固定接点と、
この固定接点と対応する可動接点と、
この可動接点を設けると共に、磁性を有するアーマチュアを設けた、可動接点ばねと、
前記アーマチュアと対応する、磁性を有するヨークと、
このヨークに磁力を及ぼして該ヨークを介し前記アーマチュアを吸引する磁石と、
前記ヨークに対応して移動する移動子と、
この移動子により移動される磁気短絡体とを具備し、
その磁気短絡体が移動により前記ヨークとの距離を変化させて、該ヨークを介しての前記磁石による前記アーマチュアの吸引力を変化させ、前記可動接点ばねと共に前記可動接点を固定接点に対して動かすようにしたものであって、
前記磁石から前記ヨークを介する磁気回路にコイルを設け、このコイルに流れる電流を検知することで、前記ヨークに対する前記磁気短絡体の距離の変化を検出するようにしたことを特徴とするスイッチ装置。