JP2011192394A

JP2011192394A - レバー操作装置

Info

Publication number: JP2011192394A
Application number: JP2010054872A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sano; 正佐野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-29
Also published as: DE102011005370B4; DE102011005370A1; US20110219895A1; US8573086B2

Abstract

【課題】回転ノブの操作位置を高分解能で精度良く検出できるレバー操作装置を提供すること。
【解決手段】操作レバー２の外周部に回転操作可能に取り付けられた回転ノブ３は、その内周面にリード歯部３ａを有し、リング歯車４０の外歯４０ａと噛合している。リング歯車４０の内歯４０ｂは増速歯車４１〜４３と噛合しており、各増速歯車４１〜４３に永久磁石５１〜５３が固着されている。操作レバー２内にはその軸線方向に沿って回路基板３６が配置されており、この回路基板３６に実装された磁気センサ６１〜６３と永久磁石５１〜５３とが近接して対向しているため、回転ノブ３の操作位置を磁気センサ６１〜６３によって検出することができる。これらの歯車４０〜４３や回路基板３６等は支持ケース３４と蓋ケース３５とに支持されてスイッチユニット３０を構成している。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動車のターンシグナルスイッチ装置やワイパースイッチ装置等に用いて好適なレバー操作装置に係り、特に、操作レバーの外周部に配設された回転ノブ等の操作体を操作することによって各種の動作信号が出力可能なレバー操作装置に関するものである。

自動車のターンシグナルスイッチ装置やワイパースイッチ装置等として用いられるレバー操作装置は、ステアリングコラム等に固定されるハウジングから筒状の操作レバーを突出させており、この操作レバーが互いに略直交する２つの操作面内で揺動操作できるようになっている。そして、それぞれの操作面に沿って操作レバーを選択的に操作することにより、操作方向に応じた複数種類の動作信号が出力される。また、操作レバーの外周部に回転ノブ等の操作体を配設し、この操作体に対する操作（例えば回転ノブの回転操作等）に応じた動作信号も出力可能な構成のものが広く知られている。

近年、回転ノブの操作位置を検出できる長寿命な検出機構を備えたレバー操作装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来のレバー操作装置では、操作レバーの内部空間に、回転ノブによって駆動される被駆動体と、この被駆動体に固着された永久磁石と、回路基板に実装された磁気センサとが収納されており、回転ノブの回転操作に伴って被駆動体と永久磁石が一体的に移動されたり回転されることにより、永久磁石の移動や回転に伴う磁場の変化が磁気センサで検出できるようになっている。したがって、摺動子を導電パターンに摺動させるという構造の検出機構において懸念されていた経年的な摩耗や酸化等に起因する導通不良が起こらなくなり、長期に亘って安定的に回転ノブの操作位置を検出できるようになる。

特開２００９−２２４０５７号公報

ところで、特許文献１に開示されているレバー操作装置は、回転ノブの回転操作に伴って永久磁石を移動や回転させるという磁気式検出機構を採用しているが、回転ノブの回転操作に伴って永久磁石を円弧状や直線的に移動させる場合は、永久磁石を磁気センサに近接させたまま回転させることができない。また、永久磁石を磁気センサに近接させたまま回転させる場合は、回転ノブと一体回転するリング状ギア部と、操作レバー内に設置したホルダの支軸部に外装された駆動ギアとを直接噛合させる構成となり、リング状ギア部の径寸法に対して駆動ギアの径寸法を小さく設定するのに限度があるため、永久磁石が固着される駆動ギアの増速比をあまり大きく設定できず、回転ノブの回転操作に伴って永久磁石を大きく回転させることはできない。したがって、かかる従来例では、回転ノブの操作位置を高分解能で正確に検出することが困難であり、分解能の低い検出しか行えないという問題があった。

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、回転ノブの操作位置を高分解能で精度良く検出できるレバー操作装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のレバー操作装置は、筒状の操作レバーの外周部にその周方向へ回転操作可能に取り付けられた回転ノブと、前記操作レバー内にその軸線方向に沿って配置された回路基板と、この回路基板に実装された磁気センサと、前記回転ノブに駆動されて前記回路基板と平行な面内で回転する伝達歯車と、この伝達歯車に駆動されて前記回路基板と平行な面内で増速回転する増速歯車と、この増速歯車に固着されて前記磁気センサと近接して対向する永久磁石とを備え、前記回転ノブの内周面に設けられたリード歯部が前記伝達歯車を介して前記増速歯車を回転させることにより、前記永久磁石が前記磁気センサに対して回転するように構成した。

このように構成されたレバー操作装置では、伝達歯車の回転方向を回路基板に沿う向きに変換でき、また、伝達歯車のリード歯部のピッチと増速歯車の歯数とを適宜設定することによって、回転ノブに対する増速歯車の増速比の設定幅を拡大して、増速歯車を大きく増速回転させることができる。これにより、増速歯車に固着された永久磁石が磁気センサとの間隔を一定に保ったまま回転すると共に、回転ノブの回転操作によって回転駆動する伝達歯車の回転角を増幅した非常に大きな回転角で永久磁石が磁気センサと近接して対向したまま回転するので、この永久磁石の回転に伴う非常に大きな磁場の変化を磁気センサで検出することができ、回転ノブの操作位置を高分解能で高精度に検出することが可能となる。

上記の構成において、回路基板と増速歯車と伝達歯車とを位置決めして保持するケーシングを用いてスイッチユニットを構成し、このスイッチユニットが操作レバー内に組み込まれていると、回転ノブ用の動力伝達手段および検出手段がユニット化されているスイッチユニットを操作レバーに組み込むことができるため組立作業性が向上する。この場合において、回転ノブとは異なる位置で操作レバーの外周部または先端部に配設された１つまたは複数の操作体と、該１つまたは複数の操作体に対する操作を個別に検出するための１つまたは複数の検出手段とを備え、該１つまたは複数の検出手段が前記スイッチユニットに配設されていると、回転ノブを含む複数種類の操作体（操作ノブ）に対応する複数の検出手段がすべてユニット化できるため、組立作業性が良好で多機能なレバー操作装置が容易に実現できる。さらに、回転ノブ以外の操作体についてもその検出手段が、前記回路基板に実装された磁気センサと、該操作体によって回転駆動される回動体に固着されて該磁気センサに近接して対向する永久磁石とを備えていると、スイッチユニットに配設されるすべての検出手段に特性が同じ磁気センサと特性が同じ永久磁石を使用することができるため、設計が容易になって検出精度の向上や低コスト化が図りやすくなる。

また、上記の構成において、伝達歯車が、回転ノブのリード歯部に噛合する外歯と複数の増速歯車に噛合する内歯とを有するリング歯車であり、これら複数の増速歯車のうちの少なくとも１つに永久磁石が固着されていると、回転ノブ用の動力伝達手段を簡易な構成で実現できる。

あるいはまた、上記の構成において、伝達歯車が、回転ノブのリード歯部に噛合する外歯と複数の中継増速歯車に噛合する内歯とを有するリング歯車であり、これら複数の中継増速歯車に永久磁石を固着している増速歯車が噛合している場合にも、簡易な構成で回転ノブ用の動力伝達手段を構成でき、信号の信頼性の高いレバー操作装置を実現できる。

本発明のレバー操作装置によれば、回転ノブが回転操作されると伝達歯車を介して増速歯車が増速回転し、この増速歯車に固着された永久磁石が磁気センサと近接して対向したまま回転するので、この永久磁石の回転に伴う磁場の非常に大きな変化を磁気センサで検出することによって、回転ノブの操作位置を極めて高精度に検出することができる。

本発明の第１実施形態例に係るレバー操作装置の外観図である。図１に示すレバー操作装置の分解斜視図である。第１実施形態例において操作レバーの基部を支持している支持機構を示す斜視図である。図３に示す支持機構を同図の下方から見た斜視図である。図３に示す支持機構の分解斜視図である。第１実施形態例における回転ノブ用の動力伝達手段を示す斜視図である。第１実施形態例における操作レバー先端側の内部構造を示す説明図である。図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。第１実施形態例において操作レバーが中立位置にあるときの第１アクチュエータの係合状態を示す説明図である。図９の時計回りに操作レバーが操作されたときの第１アクチュエータの係合状態を示す説明図である。図９の反時計回りに操作レバーが操作されたときの第１アクチュエータの係合状態を示す説明図である。第１実施形態例において操作レバーが中立位置にあるときの第２アクチュエータの係合状態を示す説明図である。図１２の時計回りに操作レバーが操作されたときの第２アクチュエータの係合状態を示す説明図である。図１２の反時計回りに操作レバーが操作されたときの第２アクチュエータの係合状態を示す説明図である。第１実施形態例において回転ノブの操作位置を検出するための磁気センサの出力波形を示す説明図である。本発明の第２実施形態例に係るレバー操作装置における操作レバーとその内部構造を示す分解斜視図である。図１６に示すスイッチユニットの分解斜視図である。第２実施形態例における回転ノブ用の動力伝達手段を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態例について説明する。まず、本発明の第１実施形態例に係るレバー操作装置について図１〜図１５を参照しつつ説明する。このレバー操作装置は自動車のターンシグナルスイッチ装置に適用したものであり、図１に示すように、ステアリングコラム（図示せず）等に固定されるハウジング１と、ハウジング１から突出する操作レバー２とを備えている。この操作レバー２は互いに直交する２つの操作面（第１および第２の操作面）内で揺動可能であり、それぞれの操作面に沿って操作レバー２を選択的に操作できるようになっている。また、操作レバー２の外周部には回転ノブ３やスライドノブ４等の複数の操作体が配設されており、これら各操作体がそれぞれ操作できるようになっている。

ハウジング１は、図２に示す上ケース１１と下ケース１２とカム板１３と底板１４とを組み合わせて一体化された箱状体である。上ケース１１と下ケース１２とは、上ケース１１の係止孔１１ａに下ケース１２の係止爪１２ａに嵌入させることによってスナップ結合されており、上ケース１１が下ケース１２の上部開口を覆っている。下ケース１２の両側壁部には相対向する箇所にＵ字溝状の切欠き１２ｂが形成されている。これら切欠き１２ｂは軸受部であって、上ケース１１の図示せぬ内壁の一部と協働して後述する可動支持部材６の支軸１６ｆを回動可能に軸支する。また、下ケース１２の奥壁部１２ｃの内面にはカム板１３が固定されている。図５に示すように、このカム板１３には、第１カム面１３ａと第２カム面１３ｂとが各カム面の山谷を繰り返す方向が交差するように別々の箇所にそれぞれ形成されており、両カム面１３ａ，１３ｂはハウジング１の内壁面の一部を構成している。ハウジング１の奥壁部１２ｃと対向する側には、上ケース１１と下ケース１２との結合によって形成された開口１ａ（図９および図１２参照）が設けられ、この開口１ａから外方へ操作レバー２が突出している。底板１４は下ケース１２に固定されて該下ケース１２の下部開口を覆っている。この底板１４には後述する検出用歯車２３，２６を位置決めして取り付けるための取付孔１４ａ，１４ｂが形成されている。なお、図１２〜図１４に示すように、回路基板１５は底板１４に近接して平行に配置され、この回路基板１５上に磁気センサ２５，２８が実装されている。

ハウジング１の内部には、操作レバー２と一体化される中空構造の基部２０が収納されている。この基部２０は操作レバー２の基端部を支持するものであり、図１〜図５に示す構成によって互いに直交する２方向へ揺動可能に支持されている。図５から明らかなように、基部２０には、操作レバー２が嵌着される円筒部２０ａと、円筒部２０ａに連続する角筒部２０ｂと、角筒部２０ｂの相対向する壁部からそれぞれ外向きに突出する一対の第１軸部２０ｃと、角筒部２０ｂの別の相対向する壁部からそれぞれ外向きに突出する一対の第２軸部２０ｄとが設けられており、第１軸部２０ｃの軸心と第２軸部２０ｄの軸心は互いに直交している。

操作レバー２は、操作レバー２の基部２０を第１の操作面Ｐ１（第１軸部２０ｃの軸心と直交する平面）に沿って回動可能に支持する可動支持部材６と、この可動支持部材６を第１の操作面Ｐ１に対して直交する第２の操作面Ｐ２（支軸１６ｆの軸心と直交する平面）に沿って回動可能に支持するハウジング１の前記軸受部（切欠き１２ｂ）と、基部２０に第２の操作面Ｐ２に沿う揺動が可能な状態で取り付けられたアクチュエータホルダ７と、このアクチュエータホルダ７にトーションばね（第１弾性付勢手段）１８を介して保持された第１アクチュエータ８と、可動支持部材６にトーションばね（第２弾性付勢手段）１９を介して保持された第２アクチュエータ９とによって、互いに直交する２方向へ揺動可能に支持されている。そして、操作レバー２が第１の操作面Ｐ１に沿って操作されたときに、可動支持部材６は連動しないがアクチュエータホルダ７が基部２０と一体的に第１の操作面Ｐ１に沿って回転するため、第１アクチュエータ８のみが第１カム面１３ａを摺動するようになっている。また、操作レバー２が第２の操作面Ｐ２に沿って操作されたときに、後述するように、アクチュエータホルダ７は連動しないが、可動支持部材６が基部２０と一体的に第２の操作面Ｐ２に沿って回動するため、第２アクチュエータ９のみが第２カム面１３ｂを摺動するようになっている。なお、第１の操作面Ｐ１は底板１４や図９〜図１１の紙面に沿う平面であり、第２の操作面Ｐ２はハウジング１の側壁部や図１２〜図１４の紙面に沿う平面である。

可動支持部材６は、基体部１６と橋絡板１７とをスナップ結合等で一体化させた中空枠体である。図５に示すように、この基体部１６は、底面部１６ａと、底面部１６ａの両端から同じ方向へ突設された一対の側壁部１６ｂと、これらの側壁部１６ｂの一側壁からカム板１３の第２カム面１３ｂに向かって突出するアクチュエータ保持部（第２保持部）１６ｃと、底面部１６ａの背面側で中継歯車２２に噛合するギア部６ｄとを有している。底面部１６ａと橋絡板１７の相対向する面には、基部２０の一対の第１軸部２０ｃを回動可能に軸支する一対の軸受凹部１６ｅ，１７ａが形成されており、各側壁部１６ｂの外側面には、ハウジング１の前記軸受部（切欠き１２ｂ）に回動可能に軸支される一対の支軸１６ｆが外向きに突設されている。これら両支軸１６ｆは可動支持部材６のハウジング１に対する回動軸であり、ハウジング１に取り付けられた可動支持部材６は支軸１６ｆの軸心を中心として第２の操作面Ｐ２に沿って回動可能である。なお、支軸１６ｆの軸心は基部２０の第２軸部２０ｄの軸心と合致しており、基部２０と可動支持部材６は支軸１６ｆを回動軸として第２の操作面Ｐ２に沿って一体的に回転するようになっている。ただし、基部２０が第１軸部２０ｃを回動軸として第１の操作面Ｐ１に沿って回転しても、可動支持部材６が連動して回転することはない。アクチュエータ保持部１６ｃにはトーションばね１９と第２アクチュエータ９とが組み込まれて保持されており、トーションばね１９の付勢力によって第２アクチュエータ９が第２カム面１３ｂに常時弾接するようになっている。図４に示すように、ギア部１６ｄはかさ歯車の一部として形成されており、このギア部１６ｄは底板１４に沿って回転可能な中継歯車２２、すなわち、底板１４に対し回転軸が直交して回転可能な中継歯車２２の小径部２２ａに噛合している。そして、この中継歯車２２の大径部２２ｂに、同じく底板１４に沿って回転可能な検出用歯車２３が噛合しているため、ギア部１６ｄは中継歯車２２を介して検出用歯車２３を回転駆動することができる。すなわち、可動支持部材６が支軸１６ｆを中心に回転すると、その回転駆動力がギア部１６ｄから中継歯車２２に伝達されて回転方向が直交変換され、この中継歯車２２が検出用歯車２３を増速回転させるようになっている。

中継歯車２２と検出用歯車２３はハウジング１の底板１４に回転可能に支持されており、この検出用歯車２３の下面側に永久磁石２４が固着されている。そして、この永久磁石２４が回路基板１５上の磁気センサ２５と近接して対向するように、検出用歯車２３の取付位置が底板１４の取付孔１４ａによって規定されている。そのため、検出用歯車２３と一体的に回転する永久磁石２４の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ２５で検出することによって、可動支持部材６の回転位置、つまり第２の操作面Ｐ２に沿う操作レバー２の操作位置を高精度に検出できるようになっている。なお、ギア部１６ｄと検出用歯車２３との間に中継歯車２２を介在させている理由は、検出用歯車２３とギア部１６ｄとを直接噛合させると、操作レバー２の操作により回転する検出用歯車２３の角度範囲が磁気センサ２５による最大検出角度範囲に比べて著しく小さくなってしまうので、検出用歯車２３の角度範囲を磁気センサ２５による最大検出角度範囲近くまで拡大して、第２の操作面Ｐ２に沿う操作レバー２の操作位置を高精度に検出するためである。

図５に示すように、アクチュエータホルダ７には、相対向してそれぞれに軸孔７ａが形成されている一対の取付壁部７ｂと、これら取付壁部７ｂと逆向きに突出するアクチュエータ保持部（第１保持部）７ｃと、該保持部７ｃの背面側で検出用歯車２６に噛合するギア部７ｄとが設けられている。両取付壁部７ｂの軸孔７ａは基部２０の一対の第２軸部２０ｄに回動可能に外挿されるため、アクチュエータホルダ７は第２軸部２０ｄの軸心を中心として回動可能な状態で基部２０に取り付けられる。また、第１カム面１３ａに常時弾接する第１アクチュエータ８が、トーションばね１８の付勢力によって生じる第１カム面１３ａからの反力を受けて第１カム面１３ａ上を摺動しにくくなる。それゆえ、基部２０が支軸１６ｆを回動軸として第２の操作面Ｐ２に沿って回転すると、アクチュエータホルダ７が基部２０と連動して回転することはなく、可動支持部材６が基部２０と一体的に第２の操作面Ｐ２に沿って回動するため、第２アクチュエータ９のみが第２カム面１３ｂを摺動する。しかるに、基部２０が第１軸部２０ｃを回動軸として第１の操作面Ｐ１に沿って回転するときだけ、アクチュエータホルダ７は基部２０と一体的に回転する。アクチュエータ保持部７ｃにはトーションばね１８と第１アクチュエータ８とが組み込まれて保持されており、トーションばね１８の付勢力によって第１アクチュエータ８が第１カム面１３ａに常時弾接するようになっている。ギア部７ｄは底板１４に沿って回転可能な検出用歯車２６に噛合しており、アクチュエータホルダ７が基部２０と一体的に第１の操作面Ｐ１に沿って回転すると、その回転駆動力がギア部７ｄから検出用歯車２６に伝達されて該歯車２６が回転するようになっている。

検出用歯車２６はハウジング１の底板１４に支持されており、この検出用歯車２６の下面側に永久磁石２７が固着されている。そして、この永久磁石２７が回路基板１５上の磁気センサ２８と近接して対向するように、検出用歯車２６の取付位置が底板１４の取付孔１４ｂによって規定されている。そのため、検出用歯車２６と一体的に回転する永久磁石２７の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ２８で検出することによって、アクチュエータホルダ７の回転位置、つまり第１の操作面Ｐ１に沿う操作レバー２の操作位置を高精度に検出できるようになっている。

次に、操作レバー２とその内部構造、および操作レバー２の外周部に配設されている回転ノブ３等の操作体について説明する。操作レバー２は、前記基部２０に一体化される一対の半割筒体３１，３２と、これら半割筒体３１，３２を組み合わせて形成される筒状体の先端部に一体化される円筒状の先端カバー３３とからなる。本実施形態例において、半割筒体３１，３２どうしはスナップ結合によって一体化されており、先端カバー３３もスナップ結合によって半割筒体３１，３２に一体化されている。また、半割筒体３１，３２は途中で折れ曲がって延在する形状に成形されているため、図１に示すように、操作レバー２は折曲部２ａを有する筒状体として基部２０から外方へ突出している。

操作レバー２の折曲部２ａよりも先端側の略円筒状部分２ｂには、その外周部に回転ノブ３とスライドノブ４とが配設されていると共に、先端部にロッカーノブ５が配設されている（図７参照）。また、この略円筒状部分２ｂの内部空間には軸線方向に沿ってスイッチユニット３０が組み込まれている。図２に示すように、このスイッチユニット３０は、支持ケース３４と蓋ケース３５を対向させて一体化してなるケーシングと、該ケーシングに配設された歯車４０〜４５やカムレバー４６やコイルばね４７等と、支持ケース３４の下面側に対向して取り付けられた回路基板３６とによって主に構成されており、両ケース３４，３５および回路基板３６が略円筒状部分２ｂの軸線方向に沿って延在するように操作レバー２内に配置されている。なお、図７に示すように、回路基板３６にはフラットケーブル２１が接続されており、このフラットケーブル２１は操作レバー２の内部を通ってハウジング１内へ導出されている。

歯車４０は大径なリング歯車であり、歯車４１〜４３は該リング歯車４０に噛合する増速歯車である。これら４つの歯車４０〜４３は回転ノブ３用の動力伝達手段として配設されている。また、歯車４４はスライドノブ４用の動力伝達手段として配設されており、作動部４５ａ付きの歯車４５はロッカーノブ５用の動力伝達手段として配設されている。そして、リング歯車４０を除く残余の歯車４１〜４５の下面側にそれぞれ永久磁石５１〜５５が固着されており、これら永久磁石５１〜５５がそれぞれ回路基板３６上に実装されている磁気センサ６１〜６５と近接して対向している。なお、支持ケース３４には各歯車４１〜４５を位置決めして取り付けるための複数の取付孔３４ａが形成されており、蓋ケース３５には各歯車４１〜４５を軸支するための複数の軸受孔３５ａが形成されている。それゆえ、これら歯車４１〜４５はすべて回路基板３６に沿って回転可能となるように、すなわち、これら歯車４１〜４５の回転軸を回路基板３６と直交するように支持されており、歯車４１〜４３を包囲するように噛合させたリング歯車４０も回路基板３６に沿って回転可能となるように支持されている。

回転ノブ３は、半割筒体３１，３２に形成された段差部３１ａ，３２ａに外挿されて、所定の角度範囲内で回転操作できるように支持されている。図６に示すように、回転ノブ３の内周面には複数条のリード溝からなる多条リード３ａが刻設されている。この多条リード３ａはリング歯車４０を回転駆動するためのリード歯部として形成されたものであり、回転ノブ３が回転操作されるとウォームギアとして動作する。すなわち、回転ノブ３の多条リード３ａはリング歯車４０の外周面に設けられた外歯４０ａに噛合しており、回転ノブ３の回転軸に直交する平面とリング歯車４０の回転軸に直交する平面とが直交しているため、回転ノブ３が回転操作されると、リング歯車４０には回転方向を直交変換した駆動力が伝達されるようになっており、リード溝の進み角を適宜設定することによってリング歯車４０に所望の回転角度を伝達できるようになっている。リング歯車４０の内周面には増速歯車４１，４２，４３に噛合する内歯４０ｂが設けられており、リング歯車４０が回転すると、増速歯車４１〜４３が駆動されて同じ向きに回転するため、各増速歯車４１〜４３と一体的に永久磁石５１，５２，５３が回転する。これら永久磁石５１〜５３の回転位置変化に伴う磁場の変化は、それぞれ磁気センサ６１，６２，６３によって精度良く検出することができる。なお、各増速歯車４１〜４３の取付位置は支持ケース３４の対応する取付孔３４ａによって規定されている。また、本実施形態例において、３つの増速歯車４１〜４３はリング歯車４０の内周面に沿って等間隔に配設された同じ特性の歯車であり、各増速歯車４１〜４３に固着されている永久磁石５１〜５３も磁気特性が同じものを使用している。さらに、各永久磁石５１〜５３と近接して対向している磁気センサ６１〜６３も検出特性が同じものを使用している。

スライドノブ４は、半割筒体３１に形成された開口部３１ｂに操作部４ａを露出させており、この操作部４ａが半割筒体３１の周方向に沿ってスライド操作できるように蓋ケース３５に揺動可能に支持されている。スライドノブ４の一側部にはかさ歯車の一部としてギア部４ｂが設けられている。このギア部４ｂは検出用の歯車４４と噛合しており、スライドノブ４がスライド操作されると、ギア部４ｂに駆動される歯車４４が回路基板３６に沿って回転するようになっているため、この歯車４４と一体的に永久磁石５４が回転する。この永久磁石５４の回転位置変化に伴う磁場の変化は、磁気センサ６４によって精度良く検出することができる。なお、歯車４４の取付位置は支持ケース３４の対応する取付孔３４ａによって規定されている。また、本実施形態例において、永久磁石５４は永久磁石５１〜５３と磁気特性が同じものを使用しており、磁気センサ６４も磁気センサ６１〜６３と検出特性が同じものを使用している。

ロッカーノブ５は半割筒体３１，３２の先端部に形成された開口部２ｃ（図７参照）に操作部５ａを露出させており、この操作部５ａの長手方向の両端部が操作レバー２の内方へ選択的に押圧操作できるように両ケース３４，３５の先端部に揺動可能に支持されている。ロッカーノブ５には操作部５ａの裏側にギア部５ｂが設けられており、このギア部５ｂが検出用の歯車４５と噛合しているため、ロッカーノブ５の両端部が選択的に押圧操作されると、歯車４５と一体的に永久磁石５５が回転する。この永久磁石５５の回転位置変化に伴う磁場の変化は、磁気センサ６５によって精度良く検出することができる。歯車４５には作動部４５ａが設けられており、この作動部４５ａがカムレバー４６のカム面の山部を乗り越える際にクリック感を生起するようになっている。カムレバー４６は両ケース３４，３５に回動可能に軸支されており、カムレバー４６とロッカーノブ５との間に一対のコイルばね４７が介装されている。これらカムレバー４６およびコイルばね４７によって押圧操作後のロッカーノブ５が元の位置まで自動復帰するようになっている。なお、歯車４５の取付位置は支持ケース３４の対応する取付孔３４ａによって規定されている。また、本実施形態例において、永久磁石５５は永久磁石５１〜５４と磁気特性が同じものを使用しており、磁気センサ６５も磁気センサ６１〜６４と検出特性が同じものを使用している。

なお、本実施形態例では、永久磁石２４，２７，５１〜５５として、Ｎ極とＳ極が１８０度離れて着磁されている環状の磁石を用いており、かつ、磁気センサ２５，２８，６１〜６５としてＧＭＲ(Giant Magnet-Resistive)センサを用いている。ただし、永久磁石の形状や着磁方向は適宜選択可能であり、磁気センサとしてＭＲＥセンサやホール素子等を用いることも可能である。

次に、このように構成されたレバー操作装置の動作について説明する。まず、操作レバー２の動作について説明すると、図９と図１２は操作レバー２がいずれの方向にも揺動操作されておらず中立位置に保持されている状態を示している。この場合、第１アクチュエータ８がトーションばね１８に付勢されて第１カム面１３ａの谷部に弾接しているため、アクチュエータホルダ７は安定的に保持されている。また、第２アクチュエータ９がトーションばね１９に付勢されて第２カム面１３ｂの谷部に弾接しているため、可動支持部材６も安定的に保持されている。

この状態で、操作レバー２が図９の紙面と平行な第１の操作面Ｐ１に沿って揺動操作されると、可動支持部材６は操作レバー２の基部２０と連動しないため、可動支持部材６に保持された第２アクチュエータ９は第２カム面１３ｂを摺動せず、操作レバー２の基部２０と連動するアクチュエータホルダ７に保持された第１アクチュエータ８のみが第１カム面１３ａを摺動する。このように、基部２０と一体的にアクチュエータホルダ７が回転するため、第１アクチュエータ８が第１カム面１３ａを摺動すると共に、ギア部７ｄが検出用歯車２６を回転駆動する。すなわち、操作レバー２が図９の時計回りに揺動操作された場合、第１アクチュエータ８は第１カム面１３ａの一方の山部を乗り越えてクリック感を生起した直後に該カム面１３ａの一端部に係止されるため、アクチュエータホルダ７および基部２０は図１０に示す位置まで回転して保持される。また、操作レバー２が図９の反時計回りに揺動操作された場合には、第１アクチュエータ８は第１カム面１３ａの他方の山部を乗り越えてクリック感を生起した直後に該カム面１３ａの他端部に係止されるため、アクチュエータホルダ７および基部２０は図１１に示す位置まで回転して保持される。そして、このようなアクチュエータホルダ７および基部２０の回転動作に伴って検出用歯車２６が所定の回転方向へ所定量回転するため、検出用歯車２６に固着されている永久磁石２７の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ２８（図１２〜図１４参照）で検出することによって、第１の操作面Ｐ１に沿う操作レバー２の操作位置を正確に検出することができる。それゆえ、操作レバー２を操作して図１０の状態になったときに、磁気センサ２８から出力される検出信号に基づいて右折用ランプの点滅動作を行わせるスイッチをオンさせることができる。同様に、操作レバー２を操作して図１１の状態になったときに、磁気センサ２８から出力される検出信号に基づいて左折用ランプの点滅動作を行わせるスイッチをオンさせることができる。

また、中立位置に保持されている操作レバー２が図１２の紙面と平行な第２の操作面Ｐ２に沿って揺動操作されると、基部２０と一体的に可動支持部材６が回転するため、第２アクチュエータ９が第２カム面１３ｂを摺動すると共に、ギア部１６ｄが中継歯車２２を介して検出用歯車２３を回転駆動する。ただし、前述したように基部２０とアクチュエータホルダ７とは、第２の操作面Ｐ２に沿って一体的にではなく別々に回転できるように連結されており、かつ、アクチュエータ保持部７ｃに保持された第１アクチュエータ８が、常時弾接する第１カム面１３ａから反力を受けて第１カム面１３ａを摺動しにくくなっているため、操作レバー２が第２の操作面Ｐ２に沿って揺動操作されても、アクチュエータホルダ７は操作レバー２と連動しない。したがって、操作レバー２が図１２の時計回りに揺動操作された場合、第２アクチュエータ９のみが第２カム面１３ｂの山部を乗り越えてクリック感を生起した直後に該第２カム面１３ｂの一端部に係止されるため、可動支持部材６および基部２０は図１３に示す位置まで回転して保持される。また、操作レバー２が図１２の反時計回りに揺動操作された場合には、図１４に示すように第２アクチュエータ９は第２カム面１３ｂの他端部で係止されないため、かかる操作力が除去されると、第２アクチュエータ９が第２カム面１３ｂの谷部まで押し戻されて可動支持部材６および基部２０は図１２の状態に自動復帰する。そして、このような可動支持部材６および基部２０の回転動作に伴って検出用歯車２３が所定の回転方向へ所定量回転するため、検出用歯車２３に固着されている永久磁石２４の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ２５で検出することによって、第２の操作面Ｐ２に沿う操作レバー２の操作位置を正確に検出することができる。それゆえ、操作レバー２を操作して図１３の状態になったときに、磁気センサ２５から出力される検出信号に基づいて前照灯を上向きに切り替えるスイッチをオンさせることができる。同様に、操作レバー２を操作して図１４の状態になったときに、磁気センサ２５から出力される検出信号に基づいて前照灯のパッシング操作を行わせるスイッチをオンさせることができる。

次に、操作レバー２に付設された回転ノブ３等の操作体を操作したときの動作について説明する。ユーザが回転ノブ３を回転操作すると、その内周面の多条リード３ａがリング歯車４０を駆動して回転させるため、リング歯車４０の内歯４０ｂに噛合している増速歯車４１〜４３がそれぞれ永久磁石５１〜５３と一体的に増速回転する。増速歯車４１〜４３の回転方向と回転角は回転ノブ３の回転操作方向と回転操作量に応じて規定されるので、永久磁石５１〜５３の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ６１〜６３で検出することによって、図１５の上段に示すような出力波形が得られる。そのため、これを図１５の下段に示すようなパルスに波形整形し、それらの各パルス波形の組み合わせに基づいて、回転ノブ３の１回転の操作中に６箇所の操作位置を正確かつ容易に検出することが可能となる。つまり、永久磁石５１〜５３の回転位置変化をそれぞれ磁気センサ６１〜６３によって精度良く検出することができるため、回転ノブ３の操作位置が６ポジション判定可能な高分解能のロータリスイッチとして使用することができる。ただし、回転ノブ３の操作位置の検出ポジション数がさほど多くない場合には、増速歯車４１〜４３のうちの１つあるいは２つだけに永久磁石を固着する構成にしても良い。

ユーザがスライドノブ４をスライド操作すると、歯車４４と一体的に永久磁石５４が回転するため、この永久磁石５４の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ６４で検出することによって、スライドノブ４の操作位置を精度良く検出することができる。したがって、この操作部位を高信頼性のスライドスイッチとして使用することができる。

ユーザがロッカーノブ５が押圧操作すると、歯車４５と一体的に永久磁石５５が回転するため、永久磁石５５の回転位置変化に伴う磁場の変化を磁気センサ６５で検出することによって、ロッカーノブ５の操作位置を精度良く検出することができる。したがって、この操作部位を高信頼性のシーソースイッチとして使用することができる。また、ロッカーノブ５が押圧操作されて歯車４５が回転すると、作動部４５ａがカムレバー４６を回動させると共にコイルばね４７が弾性圧縮されるため、ロッカーノブ５に対する操作力が除去されたときに、コイルばね４７の復帰力で逆向きに回動するカムレバー４６が作動部４５ａを駆動して歯車４５が元の回転位置まで回転するようになっている。

以上説明したように、本実施形態例に係るレバー操作装置は、回転ノブ３が操作レバー２の周方向に沿って回転操作されてリング歯車４０が回転駆動されると、リング歯車４０の回転方向が回路基板３６に沿う向きに変換され、このリング歯車４０が増速歯車４１〜４３を駆動して増速回転させるため、各増速歯車４１〜４３に固着された永久磁石５１〜５３がそれぞれ磁気センサ６１〜６３との間隔を一定に保ったまま回転する。すなわち、回転ノブ３の回転角を増幅した大きな回転角で各永久磁石５１〜５３がそれぞれ磁気センサ６１〜６３と近接して対向したまま回転するので、各永久磁石５１〜５３の回転に伴う磁場の大きな変化を各磁気センサ６１〜６３で検出することによって、回転ノブ３の操作位置を極めて高精度に検出することができる。しかも、回転ノブ３用の動力伝達手段として、回転ノブ３の多条リード（リード歯部）３ａに噛合する外歯４０ａと各増速歯車４１〜４３に噛合する内歯４０ｂとを有するリング歯車４０を用いているため、簡素な構造で高い信頼性が期待でき、また、各増速歯車４１〜４３が回転する増速比、すなわち、リング歯車４０に対する各増速歯車４１〜４３の増速比の設定値を拡大でき、非常に大きな増速比で回転させることにより、回転ノブ３の操作位置を極めて高精度に検出することができる。

なお、本実施形態例では、回転ノブ３をロータリスイッチの操作体として用いているが、磁気センサからリニアに変化する出力信号を取り出すことができるため、回転ノブ３をロータリボリュームの操作体として用いることも可能である。また、前述したように、回転ノブ３の用途に応じて、増速歯車４１〜４３のうちの１つあるいは２つだけに永久磁石を固着する構成にしても良く、その場合も信頼性が高くて長寿命なロータリスイッチやロータリボリュームを実現できる。

また、本実施形態例に係るレバー操作装置は、増速歯車４１〜４３とリング歯車４０と回路基板３６とを位置決めして保持するケーシング（支持ケース３４および蓋ケース３５）を用いてスイッチユニット３０を構成しており、このスイッチユニット３０が操作レバー２内に組み込まれているため、回転ノブ３用の動力伝達手段および検出手段がユニット化されているスイッチユニット３０を操作レバー２に組み込むことができて組立作業性が良好である。しかも、回転ノブ３だけでなく、操作体としてのスライドノブ４やロッカーノブ５についても、その動力伝達手段および検出手段がスイッチユニット３０に配設されているため、複数種類の操作体３，４，５に対応する複数の検出手段がすべてユニット化されており、組立作業性が良好で多機能なレバー操作装置となっている。さらに、本実施形態例では、各操作体３，４，５の検出手段として、磁気特性が同じ永久磁石５１〜５５と検出特性が同じ磁気センサ６１〜６５を用いているため、設計が容易で検出精度の向上や低コスト化が図りやすい。

ただし、本発明は操作レバー２の外周部に回転ノブ３だけが付設されているレバー操作装置であっても適用できるので、回転ノブ３以外の操作体の種類や数については適宜選択可能である。

次に、図１６〜図１８を参照しつつ、本発明の第２実施形態例に係るレバー操作装置について説明する。なお、図１６〜図１８において図２や図６〜図８と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。また、本実施形態例ではロッカーノブ５用の復帰手段は組み込まれていない。

この第２実施形態例では、回転ノブ３の回転操作時にリング歯車４０が中継増速歯車３７，３８，３９を増速回転させることによって、これら３つの中継増速歯車３７，３８，３９が図示せぬ永久磁石を固着した１つの増速歯車４８を回転駆動するように構成されている。つまり、図１７と図１８から明らかなように、本実施形態例においては、リング歯車４０の内歯４０ｂが増速歯車４８を包囲する３つの中継増速歯車３７，３８，３９に噛合しており、これら３つの中継増速歯車３７，３８，３９が増速歯車４８に噛合しているため、回転ノブ３が回転操作されると、伝達歯車であるリング歯車４０および中継増速歯車３７，３８，３９を介して増速歯車４８が増速回転するようになっている。

このように永久磁石を保持していない複数の中継増速歯車３７，３８，３９を介してリング歯車４０が増速歯車４８を増速回転させ、この増速歯車４８と一体的に回転する永久磁石の回転位置変化に伴う磁場の変化を、該永久磁石と近接して対向する磁気センサ６６で検出するように構成してあると、前述した第１実施形態例と同様に、回転ノブ３用の動力伝達手段の信頼性向上ならびに長寿命化が図れる。かかる構成は、増速歯車４８の周囲に、リング歯車４０の内歯４０ｂと噛合する複数の中継増速歯車３７，３８，３９のそれぞれが増速歯車４８と噛合するように配置され、それによって増速歯車４８が軸ブレすることなく安定した姿勢で回動することになるため、機械的安定性が高まり磁気センサ６６の検出精度がさらに向上して信頼性の高いレバー操作装置を実現できる。また、この第２実施形態例では、リング歯車４０の回転中心部に位置する増速歯車４８だけに永久磁石が固着してあるため、回転ノブ３用の磁気センサ６６として比較的大きなものを回路基板３６に無理なく実装することができる。そのため、例えば同時に２相の検出が行える等の高機能な磁気センサを使用して検出精度を高めることが容易となる。

１ハウジング
２操作レバー
３回転ノブ
３ａ多条リード（リード歯部）
４スライドノブ
５ロッカーノブ
３０スイッチユニット
３１，３２半割筒体
３３先端カバー
３４支持ケース（ケーシング）
３４ａ取付孔
３５蓋ケース（ケーシング）
３６回路基板
３７，３８，３９（回転ノブ用）中継増速歯車
４０リング歯車
４０ａ外歯
４０ｂ内歯
４１，４２，４３，４８（回転ノブ用）増速歯車
４４（スライドノブ用）歯車（回動体）
４５（ロッカーノブ用）歯車（回動体）
５１〜５５永久磁石
６１〜６６磁気センサ

Claims

筒状の操作レバーの外周部にその周方向へ回転操作可能に取り付けられた回転ノブと、前記操作レバー内にその軸線方向に沿って配置された回路基板と、この回路基板に実装された磁気センサと、前記回転ノブに駆動されて前記回路基板と平行な面内で回転する伝達歯車と、この伝達歯車に駆動されて前記回路基板と平行な面内で増速回転する増速歯車と、この増速歯車に固着されて前記磁気センサと近接して対向する永久磁石とを備え、前記回転ノブの内周面に設けられたリード歯部が前記伝達歯車を介して前記増速歯車を回転させることにより、前記永久磁石が前記磁気センサに対して回転するように構成したことを特徴とするレバー操作装置。
請求項１の記載において、前記回路基板と前記増速歯車と前記伝達歯車とを位置決めして保持するケーシングを用いてスイッチユニットを構成し、このスイッチユニットが前記操作レバー内に組み込まれていることを特徴とするレバー操作装置。
請求項２の記載において、前記回転ノブとは異なる位置で前記操作レバーの外周部または先端部に配設された１つまたは複数の操作体と、該１つまたは複数の操作体に対する操作を個別に検出するための１つまたは複数の検出手段とを備え、該１つまたは複数の検出手段が前記スイッチユニットに配設されていることを特徴とするレバー操作装置。
請求項３の記載において、前記操作体の検出手段が、前記回路基板に実装された磁気センサと、該操作体によって回転駆動される回動体と、該回動体に固着されて該磁気センサに近接して対向する永久磁石とを備えていることを特徴とするレバー操作装置。
請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記伝達歯車が、前記リード歯部に噛合する外歯と複数の増速歯車に噛合する内歯とを有するリング歯車であり、これら複数の増速歯車のうちの少なくとも１つに前記永久磁石が固着されていることを特徴とするレバー操作装置。
請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記伝達歯車が、前記リード歯部に噛合する外歯と複数の中継増速歯車に噛合する内歯とを有するリング歯車であり、これら複数の中継増速歯車に前記増速歯車が噛合していることを特徴とするレバー操作装置。