JP2017094917A

JP2017094917A - ストップランプセンサ

Info

Publication number: JP2017094917A
Application number: JP2015228929A
Authority: JP
Inventors: 翔平吉満; Shohei Yoshimitsu
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-06-01

Abstract

【課題】電源部からの電源供給を遮断して暗電流をゼロとすることができるストップランプセンサを提供する。【解決手段】磁界の変化によりオンオフ動作するリードセンサ１０２と、この磁界の変化によりブレーキ操作の検出を行なう磁気検出部１０４と、磁気検出部１０４に電源供給を行なうトランジスタ１０６と、イグニッション電源ＩＧのオンオフ状態とリードセンサ１０２のオンオフ状態によりオンオフ動作してトランジスタ１０６のゲート電圧ＶＧをオンオフ制御する制御部１０８と、を有し、イグニッション電源ＩＧがオフ状態及びリードセンサ１０２がオフ状態のときに、トランジスタ１０６がオフ状態となって、磁気検出部１０４が動作停止状態となるようにストップランプセンサ３を構成する。【選択図】図３

Description

本発明は、ストップランプセンサに関する。

従来の技術として、主に自動車のブレーキペダル操作時の、ストップランプの消灯、点灯制御等に用いられるストップランプセンサ及びこれを用いたストップランプ装置が知られている（特許文献１参照）。

このストップランプセンサは、ストップランプと、イグニッション電源（＋ＩＧ）のオンオフにかかわらず電源供給可能なバッテリ電源（＋Ｂ）から電力供給されるブレーキスイッチと、ブレーキスイッチの信号に基づいてストップランプの制御信号を出力するイグニッション電源を電源とするストップランプ制御部と、イグニッション電源がオン状態でのブレーキスイッチの信号の伝達経路をストップランプ制御部に切り替え、イグニッション電源がオフ状態でのブレーキスイッチの信号の伝達経路をストップランプ制御部を迂回した迂回路に切り替える、切替部とを備えて構成されている。

上記のような構成によれば、バッテリ電源を必要とする回路がストップランプ制御部から分離されているので、イグニッション電源がオフ状態でイグニッション電源のみを電源とするストップランプ制御部に流れる暗電流を低減することができる上に、イグニッション電源がオフ状態であっても、運転者のブレーキ操作に連動してストップランプを点灯／消灯させることができる。すなわち、イグニッション電源がオフ状態でもストップランプ制御部を介さずに直接ストップランプ駆動部にブレーキスイッチのオンオフ信号を伝達できる。そして、ストップランプのオンオフ制御を実行するために、イグニッション電源がオフ状態で電流をストップランプ制御部に供給しなくてもよくなるので暗電流を低減できる、とされている。

特開２０１０−１４３４８８号公報

しかし、この従来のストップランプセンサは、イグニッション電源がオフ状態でのブレーキスイッチの信号の伝達経路をストップランプ制御部を迂回した迂回路に切り替えるための切替部をブレーキスイッチ側に新たに設ける必要がある。また、イグニッション電源がオフ状態であっても、切替部を有するブレーキスイッチ側には暗電流が流れる。したがって、ストップランプセンサの全体としては暗電流の低減が十分ではない、という問題があった。

従って、本発明の目的は、電源部からの電源供給を遮断して暗電流をゼロとすることができるストップランプセンサを提供することにある。

［１］本発明は、上記の目的を達成するため、磁界の変化によりオンオフ動作するリードセンサと、前記磁界の変化によりブレーキ操作の検出を行なう磁気検出部と、前記磁気検出部に電源供給を行なうトランジスタと、イグニッション電源のオンオフ状態と前記リードセンサのオンオフ状態によりオンオフ動作して前記トランジスタのゲート電圧をオンオフ制御する制御部と、を有し、前記イグニッション電源がオフ状態及び前記リードセンサがオフ状態のときに、前記トランジスタがオフ状態となって、前記磁気検出部が動作停止状態となることを特徴とするストップランプセンサを提供する。

［２］前記磁界の変化は、前記ブレーキ操作に伴うマグネットの位置変化によるものであることを特徴とする上記［１］に記載のストップランプセンサであってもよい。

［３］また、前記磁気検出部は、前記イグニッション電源がオン状態のときは、常に動作状態であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のストップランプセンサであってもよい。

本発明によれば、電源部からの電源供給を遮断して暗電流をゼロとすることができる。

図１は、本実施の形態に係るストップランプセンサを備えたブレーキ装置が搭載された全体ブロック図である。図２は、本実施の形態に係るストップランプセンサの要部断面図である。図３は、本実施の形態に係るストップランプセンサの回路構成図である。図４は、イグニッション電源とリードセンサの論理組合せによる磁気検出部の動作状態を示す論理表である。

[実施の形態]
（ストップランプセンサ３の構成）
図１は、本実施の形態に係るストップランプセンサ３を備えたブレーキ装置２が搭載された全体ブロック図である。本実施の形態に係るストップランプセンサ３は、磁界の変化によりオンオフ動作するリードセンサ１０２と、この磁界の変化によりブレーキ操作の検出を行なう磁気検出部１０４と、磁気検出部１０４に電源供給を行なうトランジスタ１０６と、イグニッション電源ＩＧのオンオフ状態とリードセンサ１０２のオンオフ状態によりオンオフ動作してトランジスタ１０６のゲート電圧Ｖ_Ｇをオンオフ制御する制御部１０８と、を有し、イグニッション電源ＩＧがオフ状態及びリードセンサ１０２がオフ状態のときに、トランジスタ１０６がオフ状態となって、磁気検出部１０４が動作停止状態となるように構成されている。上記の磁界の変化は、車両のブレーキ操作に伴うマグネットの位置変化によるものである。また、磁気検出部１０４は、イグニッション電源ＩＧがオン状態のときは、常に動作状態である。

図１に示すように、ブレーキ装置２は、例えば、乗員の足により操作されるブレーキペダル２０と、操作によるブレーキペダル２０の移動距離に応じた信号を出力するストップランプセンサ３と、を備えて概略構成されている。このブレーキペダル２０は、例えば、一方端部が車両に回転可能に支持され、他方端部が乗員の方向に屈曲し、この他方端部には、足を乗せるプレートが設けられている。ストップランプセンサ３については、後述する。

イグニッションスイッチ４は、例えば、キーをシリンダに差し込んで回転させることにより、ＯＦＦ（電源をオフする操作位置）、ＡＣＣ（一部の電子機器が使える操作位置）、ＯＮ（全ての電子機器が使える操作位置）、ＳＴＡＲＴ（エンジンを始動させる操作位置）等の操作位置に応じたイグニッション信号を出力するものである。また、後述する図３に示すように、このイグニッションスイッチ４は、イグニッションＯＦＦ時を除いて、ストップランプセンサ回路部１００にイグニッション電源ＩＧを供給する。

バッテリ６は、車両の電子機器等に電力を供給するものである。車両ＥＣＵ１０に電源電圧＋Ｂを供給し、これを介して、ストップランプセンサ３等に電源が供給される。また、後述する図３に示すように、このバッテリ６は、ストップランプセンサ回路部１００に電源＋Ｂを供給する。

ストップランプ７は、例えば、ブレーキ装置２の操作に応じて車両の前後に配置されたストップランプ７を点灯または消灯等するように構成されている。

車両ＥＣＵ１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびＲＯＭ（Read Only Memory）１３等を含んで構成されている。ＣＰＵ１１は、例えば、ＲＯＭ１３に格納されたプログラムを読出し、これを実行することにより所定の処理を行う半導体素子である。車両ＥＣＵ１０は、例えば、ストップランプセンサ３から入力されるストップランプ信号Ｖ_Ｓに基づいて、ランプ制御信号Ｖ_ｌによってストップランプ７の点灯、消灯、点滅等を制御する。

（ストップランプセンサ３の構成）
図２は、本実施の形態に係るストップランプセンサ３の要部断面図である。なお、図２は、ストップランプセンサ３の移動部材３１が本体３０側からばね３３に押圧されてＡ方向に移動した状態、すなわち、ブレーキペダル２０が踏み込まれた状態での移動部材３１の位置を示している。

このストップランプセンサ３は、例えば、移動部材３１の先端部３１１がブレーキペダル２０に接触するように、車両に取り付けられている。また、ストップランプセンサ３は、例えば、乗員の操作による、ブレーキペダル２０の操作に伴ってストップランプセンサ３の移動部材３１が、図２に示すように、矢印Ａ方向に移動し、ストップランプ７を点灯させるように構成されている。さらに、ストップランプセンサ３は、例えば、ブレーキペダル２０から矢印Ａ方向の反対方向の力が付加されている。

ストップランプセンサ３は、例えば、図２に示すように、箱形状を有する本体３０と、本体３０に対して移動可能に設けられた移動部材３１と、移動部材３１に設けられた磁界発生部材としての磁石３２と、移動部材３１に弾性力を付加するばね３３と、本体３０内に設けられた基板３７を備えている。基板３７上には、ストップランプセンサ回路部１００を構成する、リードセンサ１０２、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４、トランジスタ１０６、制御部１０８、抵抗１１０等が実装されている。

本体３０は、例えば、一方端部に円筒部３０１、他方端部にコネクタ部３８が形成されている。また、本体３０は、例えば、移動部材３１の移動方向（矢印Ａ方向）に直交する面を形成する仕切部３０２を本体３０内に有し、本体３０の内とコネクタ部３８とを仕切っている。

円筒部３０１は、例えば、貫通孔を有し、その貫通孔には、移動部材３１のロッド３１０が挿入され、円筒部３０１の先端からロッド３１０の先端部３１１が突出している。このロッド３１０は、ブレーキペダル２０と接触しており、ブレーキペダル２０の操作位置に応じて移動する。

移動部材３１は、例えば、円筒部３０１の貫通孔の形状に応じた形状を有する上記のロッド３１０と、ロッド３１０の端部に形成されたストッパ３１２と、を備えて概略構成されている。

ストッパ３１２は、例えば、移動の際に基板３７及び基板上に実装された回路等に接触せず、また、円筒部３０１の貫通孔よりも大きくなるような形状を備えている。このストッパ３１２のロッド３１０が形成された面の反対側の面には、磁石３２が取り付けられている。また、この反対側の面と仕切部３０２の間には、例えば、ばね３３が設けられている。従って、移動部材３１は、例えば、図２の紙面の右側から左側方向（矢印Ａ方向）の弾性部材３３による弾性力を受けている。すなわち、乗員がブレーキ操作を行ったとき、ブレーキペダル２０の移動に伴って、移動部材３１が、弾性部材３３の付勢力によって矢印Ａ方向に移動する。また、乗員がブレーキ操作を終了した後、矢印Ａ方向とは反対方向のブレーキペダル２０の移動に伴って、移動部材３１は、図２に示す位置から矢印Ａ方向とは反対方向の初期位置に復帰するように構成されている。

磁石３２は、例えば、プラマグ、ネオジウム等の永久磁石である。この磁石３２による磁界（磁束）は、後述する磁気検出部１０４の感磁面に作用する。

（ストップランプセンサ回路部１００の構成）
図３は、本実施の形態に係るストップランプセンサの回路構成図である。

（リードセンサ１０２）
リードセンサ１０２は、磁気感応スイッチである。例えば、２本の強磁性体リードがある接点間隔を持って相対し，ガラス管の中に封入されている。ガラス管の中には接点の活性化を防ぐために窒素ガスが封入され、信頼性の向上および長寿命化がはかられている。このリードセンサにリードの軸方向に外部磁界を加えると、リードの相対した自由端が互いに吸着、接触して回路を閉ざすことができ、リードセンサ１０２は、リードスイッチとして動作する。また、磁界を取り去ればリードの弾性により接触したリードを離間させることができる。このような構成、動作により、外部磁界の変化により、スイッチのオンオフ動作を行なうことができる。

リードセンサ１０２は、磁界の変化として、ストップランプセンサ内に設けられた３２磁石の移動によるものを想定している。なお、ストップランプセンサ３の外部に設けられた磁石や、リードセンサ１０２の近傍にバイアス磁石を配置し、このバイアス磁石の磁界が外部の強磁性体の移動により変化する等の構成でもよい。

リードセンサ１０２は、図３に示すように、端部１０２ａは、制御部１０８の第１の入力端子１０８ａ、及び、抵抗１１０の端部１１０ｂと接続されている。また、端部１０２ｂは、グランドＧＮＤと接続されている。

（磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４）
磁気検出部１０４は、例えば、磁石により生じる磁界の変化を感磁面で受け、この磁界の変化を信号として出力する磁気センサである。これにより、ストップランプセンサ３は、ブレーキペダル２０と共に移動する移動部材３１の移動を、非接触で検出することが可能である。この磁気センサとしては、例えば、磁気抵抗センサ（MagneticResistance Sensor）、ホールセンサ等が用いられる。本実施の形態では、磁界（磁束）の方向の変化により抵抗値が変化して、磁界の変化を信号として出力する磁気抵抗センサ（ＭＲセンサ：ＭＲＩＣ）を使用する。

磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は、図３に示すように、端子１０４ａとトランジスタ１０６のドレインＤとが接続されて電源が供給され、端子１０４ｂは、グランドＧＮＤと接続されている。なお、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の内部は、例えば、磁気抵抗素子がブリッジ構成とされ、２つの中点電圧の差分がバッファー等を介して、端子１０４ｃ、端子１０４ｄからストップランプ信号Ｖ_Ｓ、出力信号Ｖ_ＯＵＴとして出力される。

（トランジスタ１０６）
トランジスタ１０６は、図３に示すように、Ｐ-ＭＯＳトランジスタであって、ゲートＧが制御部１０８の出力端子１０８ｃに接続され、ソースＳが電源電圧＋Ｂに接続され、ドレインＤが磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の端子１０４ａに接続されている。トランジスタ１０６はＰ-ＭＯＳであるので、ゲート電圧Ｖ_ＧがＬ（Ｌｏｗ）の場合にスイッチオンとなり、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４に電源が供給される。一方、ゲート電圧Ｖ_ＧがＨ（Ｈｉｇｈ）の場合にはスイッチオフとなる。なお、トランジスタは、ローサイドスイッチとすることにより、Ｎ-ＭＯＳトランジスタを使用することもできる。

（制御部１０８）
制御部１０８は、図３に示すように、ＮＯＲ回路である。第１の入力端子１０８ａは、リードセンサ１０２の端部１０２ａ、及び、抵抗１１０の端部１１０ｂと接続されている。第２の入力端子１０８ｂは、イグニッション電源（＋ＩＧ）と接続されている。また、出力端子１０８ｃは、トランジスタ１０６のゲートＧに接続されている。

制御部１０８であるＮＯＲ回路は、入力がＬ（Ｌｏｗ）、Ｌ（Ｌｏｗ）の場合に、出力がＨ（Ｈｉｇｈ）になる。この他の入力の組合せでは、出力がＬ（Ｌｏｗ）になる。なお、図３に示すように、このＮＯＲ回路は、第１の入力端子１０８ａは、負論理で動作するものとする。したがって、第１の入力端子１０８ａがＨ（Ｈｉｇｈ）、第２の入力端子１０８ｂがＬ（Ｌｏｗ））の場合に、出力がＨ（Ｈｉｇｈ）になる。この他の入力の組合せでは、出力がＬ（Ｌｏｗ）になる。

（抵抗Ｒ１１０）
抵抗Ｒ１１０は、プルアップ抵抗として、端部１１０ａが電源＋Ｂ、及びトランジスタ１０６のソースＳ端子に接続されている。また、端部１１０ｂは、リードセンサ１０２の端部１０２ａ、及び制御部１０８の第１の入力端子１０８ａに接続されている。

（ストップランプセンサ回路部１００の動作）
図４は、イグニッション電源とリードセンサの論理組合せによる磁気検出部の動作状態を示す論理表である。

図１に示すブレーキペダル２０が踏み込まれない状態では、リードセンサ１０２がオープン状態である。一方、ブレーキペダル２０が踏み込まれた状態では、リードセンサ１０２がショート状態になる。このリードセンサ１０２のオープン、ショートの切り替えは、ブレーキペダル２０の動きに連動する図２で示した磁石３２の移動によるものである。

図４に示すように、イグニッション電源ＩＧがオン又はオフ状態にされた場合と、ブレーキペダル２０の操作に連動したリードセンサ１０２のオープン又はショート状態の組合せにより、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の動作、動作停止のいずれかの状態に制御することができる。

図１に示すブレーキペダル２０が踏み込まれない状態では、リードセンサ１０２がオープン状態である。また、イグニッション電源ＩＧがオフ状態の場合は、図４に示すように、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は、動作停止状態となる。これは、制御部１０８であるＮＯＲ回路の出力端子１０８ｃがＨ（Ｈｉｇｈ）となり、Ｐ-ＭＯＳトランジスタ１０６がオフとなって、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の端子１０４ａにトランジスタ１０６のドレインＤから電源が供給されないからである。したがって、暗電流はゼロである。

図１に示すブレーキペダル２０が踏み込まれない状態では、リードセンサ１０２がオープン状態である。また、イグニッション電源ＩＧがオン状態の場合は、図４に示すように、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は、動作状態となる。これは、制御部１０８であるＮＯＲ回路の出力端子１０８ｃがＬ（Ｌｏｗ））となり、Ｐ-ＭＯＳトランジスタ１０６がオンとなって、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の端子１０４ａにトランジスタ１０６のドレインＤから電源が供給されるからである。

一方、図１に示すブレーキペダル２０が踏み込まれた状態では、リードセンサ１０２がショート状態である。また、イグニッション電源ＩＧがオフ状態の場合は、図４に示すように、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は、動作状態となる。これは、制御部１０８であるＮＯＲ回路の出力端子１０８ｃがＬ（Ｌｏｗ））となり、Ｐ-ＭＯＳトランジスタ１０６がオンとなって、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の端子１０４ａにトランジスタ１０６のドレインＤから電源が供給されるからである。

同様に、図１に示すブレーキペダル２０が踏み込まれた状態では、リードセンサ１０２がショート状態である。また、イグニッション電源ＩＧがオン状態の場合は、図４に示すように、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は、動作状態となる。これは、制御部１０８であるＮＯＲ回路の出力端子１０８ｃがＬ（Ｌｏｗ））となり、Ｐ-ＭＯＳトランジスタ１０６がオンとなって、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４の端子１０４ａにトランジスタ１０６のドレインＤから電源が供給されるからである。

以上のストップランプセンサ回路部１００の動作をまとめると、ブレーキペダル２０が踏み込まれずにリードセンサ１０２がオープン状態であって、かつ、イグニッション電源ＩＧがオフ状態の場合には、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４が動作停止状態となる。上記の組み合わせ以外では、磁気検出部（ＭＲＩＣ）１０４は動作状態となる。

以上をまとめると、イグニッション電源ＩＧがオン状態のときは、磁気検出部１０４は、常に動作状態である。

また、イグニッション電源ＩＧがオフ状態のときは、ブレーキペダル２０が操作された状態では、リードセンサ１０２がショート状態であり、磁気検出部１０４は動作状態である。一方、ブレーキペダル２０が操作されない状態では、リードセンサ１０２がオープン状態であり、磁気検出部１０４は動作停止状態である。

磁気検出部１０４が動作状態のときは、図３に示すように、磁気検出部１０４にトランジスタ１０６を介して電源＋Ｂが供給される。磁気検出部１０４は、ブレーキ操作に伴う磁界の変化を検出信号Ｖ_ＯＵＴとして、ＯＵＴ端子１０４ｄから出力することができる。また、図１、３に示すように、磁気検出部１０４は、ブレーキ操作に伴う磁界の変化に基づいてストップランプ７を点灯制御するランプ制御信号Ｖ_ｌをＳ／Ｌ端子１０４ｃから出力することができる。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、次のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係るストップランプセンサは、リードセンサ１０２を用いて、ブレーキペダル２０が操作されない状態では、磁気検出部１０４を動作停止状態とする。すなわち、イグニッション電源ＩＧがオフ状態の場合でリードセンサ１０２がオープン状態のときは、トランジスタ１０６をオフとして磁気検出部１０４への電源供給を遮断する。これにより、暗電流をゼロとすることができる。
（２）一方、イグニッション電源ＩＧがオン状態のときは、ブレーキペダル２０の操作に関わらずに磁気検出部１０４を常に動作状態とする。これにより、イグニッション電源ＩＧがオン状態のときには、ブレーキペダル２０の操作によりいつでもストップランプを点灯制御できる。
（３）小型リードセンサを用いることにより、磁気検出部（ＭＲＩＣ）と一体化した小型のストップランプセンサが可能となる。
（４）ストップランプセンサ３内に組み込んだ磁石の移動による磁界変化をリードセンサ１０２のオンオフのトリガーに使用できると共に、磁気検出部１０４の検出対象とすることによりブレーキ操作の検出を行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…ブレーキ装置
３…ストップランプセンサ
４…イグニッションスイッチ
６…バッテリ
７…ストップランプ
１０…ＥＣＵ車両
２０…ブレーキペダル
３０…本体
３１…移動部材
３２…磁石
３３…弾性部材
３７…基板
３８…コネクタ部
１００…ストップランプセンサ回路部
１０２…リードセンサ
１０４…磁気検出部
１０６…トランジスタ
１０８…制御部
１１０…抵抗
３０１…円筒部
３０２…仕切部
３１０…ロッド
３１１…先端部
３１２…ストッパ

Claims

磁界の変化によりオンオフ動作するリードセンサと、
前記磁界の変化によりブレーキ操作の検出を行なう磁気検出部と、
前記磁気検出部に電源供給を行なうトランジスタと、
イグニッション電源のオンオフ状態と前記リードセンサのオンオフ状態によりオンオフ動作して前記トランジスタのゲート電圧をオンオフ制御する制御部と、を有し、
前記イグニッション電源がオフ状態及び前記リードセンサがオフ状態のときに、前記トランジスタがオフ状態となって、前記磁気検出部が動作停止状態となることを特徴とするストップランプセンサ。
前記磁界の変化は、前記ブレーキ操作に伴うマグネットの位置変化によるものであることを特徴とする請求項１に記載のストップランプセンサ。
前記磁気検出部は、前記イグニッション電源がオン状態のときは、常に動作状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のストップランプセンサ。