JP2015121314A - 変速段検知スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ホール素子をベースとして非接触式で駆動され、接触式に比べて半永久的に動作可能な変速段検知スイッチを提供する。
【解決手段】変速段検知スイッチは、前端部に磁化対象１２０がインサートされ、ＰＣＢ回路２００が備えられた検知部１００と、前記検知部が挿入され、前端が開放され、開放された前端３２０から前記ＰＣＢ回路の前端が露出する前方ハウジング３００と、前記前方ハウジングの後方に結合され、前記前方ハウジングとの境界がオーバーモールドされた後方ハウジング４００と、露出したＰＣＢ回路の前端に結合されたホールセンサー素子と、前記前方ハウジングの開放された前端にオーバーモールドされる終端栓と、を含んでなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速段検知スイッチに係り、より詳しくは、ホール素子をベースとして非接触式で変速段を検知する変速段検知スイッチに関する。

手動変速機に取り付けられる車両用変速段検知スイッチは、接触式（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔａｃｔｅｄ ｔｙｐｅ）が主に用いられている。しかし、最近は、応答性の向上、寿命の増大、環境調和型部品の製造などの理由およびハイブリッド自動車（ＨＥＶ）・電気自動車（ＥＶ）の普及によりホール素子（Ｈａｌｌ ＩＣ）をベースとする非接触式変速段検知スイッチ（Ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔｅｄ ｇｅａｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈ）が自動車に導入されている。
変速機（特に手動変速機）の内部に設置されたコントロールフィンガー（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｉｎｇｅｒ）およびレール（Ｒａｉｌ）は、変速レバー（Ｇｅａｒ ｓｈｉｆｔ ｌｅｖｅｒ）と連動しており、運転者による駆動の際に、コントロールシャフト（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｈａｆｔ）を中心として回転し、内部に接触式変速段検知スイッチが設置された場合には、回転したコントロールフィンガーがスイッチの接続端子を押圧すると、スイッチ内で電気的変速信号を生成および伝送する役割を果たす。

これに対し、ホール素子をベースとする非接触式変速段検知スイッチが取り付けられた場合には、回転するコントロールフィンガーとスイッチとの間の空隙（ａｉｒ ｇａｐ）差により生成されるホール電圧（Ｈａｌｌ ｖｏｌｔａｇｅ）を用いて電気的変速信号を生成および伝送させる役割を果たす。
従来の技術に係る接触式変速段検知スイッチは、押し棒（Ｐｕｓｈ ｒｏｄ）がコントロールフィンガーによって押圧されると、接触式変速段検知スイッチの内部に取り付けられた可動接点（Ｍｏｖｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）が、変速信号を生成するための端子（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に機械的接触をして、該当変速信号をＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）へ送り出す構造となっており、摩擦をベースとする物理的接触動作を行うため、相対的に非接触式より寿命が短いという欠点がある。

従来の技術に係る非接触式変速段検知スイッチは、着磁された磁石が手作業で組み立てられる構造となっており、組立者の過ちにより極性が変わる不良が発生することがある。また、ハウジングが圧入される構造で組み立てられる場合、外部からの水分および異物の入り込みに脆弱な構造で形成されている。ハウジングがオーバーモールドされる場合、内部に組み立てられた着磁磁石がモールド（射出）温度に耐えず高温減磁により磁石の強さが減少し、スイッチ性能が低下する結果をもたらすおそれがある。

米国特許出願公開第２０１２−０３０６４８４号明細書 特開平１１−３５１３７７号公報

本発明は、ホール素子をベースとして非接触式で駆動され、接触式に比べて半永久的に動作可能な変速段検知スイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る変速段検知スイッチは、前端部に磁化対象がインサートされ、ＰＣＢ回路が備えられた検知部と、
前記検知部が挿入され、前端が開放され、開放された前端から前記ＰＣＢ回路の前端が露出する前方ハウジングと、
前記前方ハウジングの後方に結合され、前記前方ハウジングとの境界がオーバーモールドされた後方ハウジングと、
露出したＰＣＢ回路の前端に結合されたホールセンサー素子と、
前記前方ハウジングの開放された前端にオーバーモールドされる終端栓と、
を含んでなることを特徴とする。

前記磁化対象は、前記終端栓がオーバーモールドされた後に着磁されることを特徴とする。

前記磁化対象は、無着磁状態で前記検知部にインサートされ、前記前方ハウジングと前記後方ハウジングがオーバーモールドされた後に着磁されることを特徴とする。

前記検知部は、前方に延長された延長部が設けられ、前記延長部に前記磁化対象がインサートされることを特徴とする。

前記検知部の下端部には貫通ホールが設けられ、前記ＰＣＢ回路は前記貫通ホールから前記検知部に挿入され、前記ＰＣＢ回路の前端が前記検知部の前端に位置することを特徴とする。

前記終端栓から前方に一定の距離離隔した状態で変速操作に応じてスライドされ、前記終端栓に向かって段差が形成されて変速操作の際に前記ホールセンサー素子との離隔距離が変化するコントロールフィンガーをさらに含むことを特徴とする。

前記コントロールフィンガーの段差を形成する傾斜面は、前記ホールセンサー素子側に露出しないようにダブテイル（Ｄｏｖｅｔａｉｌ）状に形成されることを特徴とする。

また、本発明は、請求項１に記載の変速段検知スイッチを製造する方法であって、
検知部の前端部に磁化対象をインサートし、ＰＣＢ回路を結合させる第１結合段階と、
前記検知部を前方ハウジングに挿入し、後方ハウジングを締結し、前記ＰＣＢ回路の前端にホールセンサー素子を結合させる第２結合段階と、
前記前方ハウジングと前記後方ハウジングとの境界、および前記前方ハウジングの開放された前端をオーバーモールドするモールディング段階と、
前記磁化対象を後着磁する着磁段階と、
を含んでなることを特徴とする。

前記着磁段階では、電流が流れるコイルの中心に前記前方ハウジングの部分を挿入して磁化対象を磁化させることを特徴とする。

本発明による変速段検知スイッチによれば、ホール素子をベースとして非接触式で駆動されるため、接触式に比べて半永久的に動作可能である。
また、永久磁石とホール素子（Ｈａｌｌ ＩＣ）を用いて磁場の変化量を検知する非接触方式であり、摩耗による接触破損現象がないため、従来の技術より相対的に寿命が向上する。
そして、コントロールフィンガーの摩耗現象および異物による接点未接触現象を防止することができるため、従来の技術より相対的に応答性が向上する。
さらに、一つのセンサー（スイッチ）で多数の空隙を検知することができるため、コントロールフィンガーおよびレールの空隙を一か所に集めて形成する場合、一つのセンサーで多数の変速段を非接触式で検知することができる。

本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの分解斜視図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチのＰＣＢ回路を示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの検知部を示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの検知部を示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチを示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチを示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの磁化過程を示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの作動を示す図である。 本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの作動を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
図１は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの分解斜視図、図２は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチのＰＣＢ回路を示す図、図３および図４は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの検知部を示す図、図５および図６は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチを示す図、図７は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの磁化過程を示す図、図８および図９は本発明の実施例に係る変速段検知スイッチの作動を示す図である。

本発明に係る変速段検知スイッチは、前端部に磁化対象１２０がインサートされ、ＰＣＢ回路２００が備えられた検知部１００と、検知部１００が挿入され、前端３２０が開放され、開放された前端３２０からＰＣＢ回路２００の前端が露出した前方ハウジング３００と、前方ハウジング３００の後方に結合し、前方ハウジング３００との境界がオーバーモールド（４２０）された後方ハウジング４００と、露出したＰＣＢ回路２００の前端に結合するホールセンサー素子２４０と、前方ハウジング３００の開放された前端３２０にオーバーモールドされる終端栓３４０とを含んでなる。
図１に示すように、検知部１００は、前端部に磁化対象１２０がインサートされる。具体的に、図３に示すように磁化対象１２０をインサートして射出するようにする。この場合、磁化対象１２０は未だ無磁化状態である。

検知部１００にはＰＣＢ回路２００が備えられる。具体的に、図２に示すように、ＰＣＢ回路２００にはワイヤー２２０が半田付けされる。検知部１００は、前方に延長された延長部１９０が設けられ、延長部１９０に磁化対象１２０がインサートされるようにする。検知部１００の下端部には貫通ホール１０２が設けられ、ＰＣＢ回路２００は貫通ホール１０２を介して検知部に挿入され、ＰＣＢ回路２００の前端が検知部１００の前端に位置できる。
前方ハウジング３００には検知部１００が挿入され、前方ハウジング３００の前端３２０は開放され、開放された前端３２０からＰＣＢ回路２００の前端が露出するようにする。露出したＰＣＢ回路２００の前端にはホールセンサー素子２４０が結合される。具体的に、図４および図５に示す。

後方ハウジング４００は、前方ハウジング３００の後方に結合し、前方ハウジング３００との境界がオーバーモールド（４２０）される。図６に示すように、前方ハウジング３００の開放された前端３２０には、オーバーモールドされる終端栓３４０が設けられる。このような状態で組み立てが済んだ後、磁化対象１２０は、終端栓３４０がオーバーモールドされた後に着磁できる。或いは、磁化対象１２０は、無着磁状態で検知部１００にインサートされ、前方ハウジング３００と後方ハウジング４００がオーバーモールド（４２０）された後に着磁できる。
これによりオーバーモールドで水密を取り、後着磁によって高温の減磁現象を防止する。

一方、図８および図９に示すように、終端栓３４０から前方に一定の距離離隔した状態で変速操作に応じてスライドされ、終端栓３４０に向かって段差が形成されて変速操作の際にホールセンサー素子２４０との離隔距離ａ、ｂが変化するコントロールフィンガー６００をさらに含むことができる。そして、コントロールフィンガー６００の段差を形成する傾斜面６２０は、ホールセンサー素子２４０側に露出しないようにダブテイル状に形成できる。
すなわち、コントロールフィンガー６００の段差を介してホールセンサー素子２４０との離隔距離を測定して変速段の位置を追跡するが、その段差をなすための段部の傾斜面６２０が傾くが、ホールセンサー素子２４０側から眺めるときに傾斜が見えず急激に離隔距離が変動するようにダブテイル状にすることにより、中間値なしでａ値とｂ値のみが存在するようにすることができる。これにより制御が簡便、容易かつ安定的である。

一方、変速段検知スイッチを製造する方法は、図３に示すように検知部１００の前端部に磁化対象１２０をインサートし、図４に示すようにＰＣＢ回路２００を結合させる第１結合段階と、図５に示すように検知部１００を前方ハウジング３００に挿入し、図６に示すように後方ハウジング４００を締結し、ＰＣＢ回路２００の前端にホールセンサー素子２４０を結合させる第２結合段階と、図６に示すように前方ハウジング３００と後方ハウジング４００との境界、および前方ハウジング３００の開放された前端３２０をオーバーモールドするモールディング段階と、図７に示すように磁化対象１２０を後着磁する着磁段階とを含んでなる。

図７に示すように、着磁段階では、電流が流れるコイルＣの中心に前方ハウジングの部分を挿入して磁化対象を磁化させることができる。
本発明は、永久磁石を手作業で組み立てず、着磁されていない磁石をインサートモールドして製作を行うので、組み立て過程で磁石の極性が変わる不良を防止することができる。また、全体オーバーモールディングの後、最終工程段階で着磁器に組み立てて着磁を行うので、磁石がモールディングによる高温減磁現象を防止することができ、全体モールディング構造であるので、外部からの水分および異物の入り込みを防止することができる。
突出型コントロールフィンガーを使用する場合、変速段検知誤り現象を防止するために、コントロールフィンガーの検知部の形状として、検知誤りが発生しないようにダブテイル状にテーパー加工された形状を適用し、使用者が所望しない変速段検知誤り現象を防止することができる。

上述したような構造の変速段検知スイッチによれば、ホール素子をベースとして非接触式で駆動されるため、接触式に比べて半永久的に動作可能である。
本発明を適用する場合、永久磁石とホール素子（ＩＣ）を用いて磁場の変化量を検知する非接触式方式であり、摩耗による接触破損現象がないため、従来の技術より相対的に寿命が向上する結果をもたらす。
また、コントロールフィンガーの摩耗現象および異物による接点未接触現象を防止することができるため、従来の技術より相対的に応答性が向上する結果をもたらす。
本発明は、一つのセンサー（スイッチ）で多数の空隙を検知することができるため、コントロールフィンガーおよびレールの空隙を一箇所に集めて形成する場合、一つのセンサーで多数の変速段を非接触式で検知することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１００ 検知部
１０２ 貫通ホール
１２０ 磁化対象
１９０ 延長部
２００ ＰＣＢ回路
２２０ ワイヤー
２４０ ホールセンサー素子
３００ 前方ハウジング
３２０ 前端
３４０ 終端栓
４００ 後方ハウジング
６００ コントロールフィンガー
６２０ 傾斜面

Claims (9)

1. 前端部に磁化対象がインサートされ、ＰＣＢ回路が備えられた検知部と、
   前記検知部が挿入され、前端が開放され、開放された前端から前記ＰＣＢ回路の前端が露出する前方ハウジングと、
   前記前方ハウジングの後方に結合され、前記前方ハウジングとの境界がオーバーモールドされた後方ハウジングと、
   露出したＰＣＢ回路の前端に結合されたホールセンサー素子と、
   前記前方ハウジングの開放された前端にオーバーモールドされる終端栓と、
   を含んでなることを特徴とする変速段検知スイッチ。
2. 前記磁化対象は、前記終端栓がオーバーモールドされた後に着磁されることを特徴とする請求項１に記載の変速段検知スイッチ。
3. 前記磁化対象は、無着磁状態で前記検知部にインサートされ、前記前方ハウジングと前記後方ハウジングがオーバーモールドされた後に着磁されることを特徴とする請求項１に記載の変速段検知スイッチ。
4. 前記検知部は、前方に延長された延長部が設けられ、前記延長部に前記磁化対象がインサートされることを特徴とする請求項１に記載の変速段検知スイッチ。
5. 前記検知部の下端部には貫通ホールが設けられ、前記ＰＣＢ回路は前記貫通ホールから前記検知部に挿入され、前記ＰＣＢ回路の前端が前記検知部の前端に位置することを特徴とする請求項１に記載の変速段検知スイッチ。
6. 前記終端栓から前方に一定の距離離隔した状態で変速操作に応じてスライドされ、前記終端栓に向かって段差が形成されて変速操作の際に前記ホールセンサー素子との離隔距離が変化するコントロールフィンガーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の変速段検知スイッチ。
7. 前記コントロールフィンガーの段差を形成する傾斜面は、前記ホールセンサー素子側に露出しないようにダブテイル（Ｄｏｖｅｔａｉｌ）状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の変速段検知スイッチ。
8. 請求項１に記載の変速段検知スイッチを製造する方法であって、
   検知部の前端部に磁化対象をインサートし、ＰＣＢ回路を結合させる第１結合段階と、
   前記検知部を前方ハウジングに挿入して後方ハウジングを締結し、前記ＰＣＢ回路の前端にホールセンサー素子を結合させる第２結合段階と、
   前記前方ハウジングと前記後方ハウジングとの境界、および前記前方ハウジングの開放された前端をオーバーモールドするモールディング段階と、
   前記磁化対象を後着磁する着磁段階と、
   を含んでなることを特徴とする変速段検知スイッチの製造方法。
9. 前記着磁段階では、電流が流れるコイルの中心に前記前方ハウジングの部分を挿入して磁化対象を磁化させることを特徴とする請求項８に記載の変速段検知スイッチの製造方法。

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