JP4737175B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作部の変位を検出するスイッチ装置に関するものである。

従来から、人が手で持つ把持部（例えば、操作レバーや操作ノブ）を有し、把持部の操作内容（例えば操作レバーを傾けた方向や、その傾きの大きさ）に応じた電気信号を出力する操作装置（一例としてはジョイスティック装置）が提供されている。この種の操作装置は、例えば、油圧ショベルやクレーンなどの建設機械を操作するために用いられ、油圧ショベルの場合は、操作装置によって、バケットの掘削／開放や、アームの曲げ／伸ばし、ブームの上げ／下げなどが行われる。

ところで、上述したような油圧ショベルでは、アタッチメントとして、バケットの代わりに、圧砕機（クラッシャ）や、グラップル、リフティングマグネット、カッタなどを利用することができるようになっている。

上記アタッチメントは、その種類によって、アタッチメント用のアクチュエータ（例えば油圧シリンダやモータ）の数や種類が異なっており、機構が複雑なもの（複雑な動作を行うもの）では、操作装置の把持部による操作だけでは操作することが困難である。

そこで、人が把持部を持ったまま操作を行えるように、把持部の先端部に、人が指で操作するスイッチ装置を設けた操作装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１におけるスイッチ装置は、人が操作していないときは中立位置に位置し、人の操作によって中立位置から移動される操作部と、操作部とともに変位する磁石（永久磁石）と、磁石の変位によって生じた磁界の強度変化を検出する磁気センサ（例えば、磁気抵抗素子やホール素子など）とを備えている。このスイッチ装置は、磁石の変位（すなわち操作部の変位）を検出し、その変位に比例した電気信号を出力する、所謂比例制御スイッチである。

しかしながら、上記特許文献１のような磁気センサを利用したスイッチ装置では、磁気センサが外部磁場や、把持部の操作時の振動の影響を受け易く、外部磁場などを操作部の変位として誤検出するおそれがあり、操作部の変位の検出精度が悪いという問題があった。

かかる問題に鑑み、本発明者らは、磁気センサの変わりに検出コイルを利用したスイッチ装置に想到するに至った。

このスイッチ装置ＳＷは、図２に示すように、ケース１と、当該ケース１に移動自在に取り付けられた操作部２と、ケース１に収納され操作部２のケース１に対する規定位置からの変位を検出する検出ブロックＢＫとを備えている。

検出ブロックＢＫは、操作部２の変位に応じて所定方向に移動する作動子３と、検出コイルＬ（図５参照）を有する検出部４と、作動子３に取り付けられ作動子３の移動に伴って検出コイルＬとの距離が変化する被検出部５と、ケース１に固定されたプリント基板６ａを有し検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流を出力し当該電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部６と、金属板より形成され信号処理部６に接続された複数（図示例では３つ）の電線接続用の端子部７とを備えている。なお、図２および図３では検出コイルＬを省略している。

作動子３は、絶縁性を有する樹脂材料により円柱状に形成されており、小径部３ａと、小径部３ａにおける操作部２側の端部（図２における上端部）に形成された大径部３ｂとを一体に備えている。大径部３ｂは、小径部３ａと中心軸が一致する形に形成されており、その外周面には、溝部３ｃが大径部３ｂの外周面を一周する形に形成されている。また、小径部３ａにおける操作部２側とは反対側の端部（図２における下端部）には、被検出部５を取り付けるための断面円形状の取付孔３ｄが形成されている。被検出部５は、例えば、フェライトなどの磁性材料や金属材料により形成された円柱状のコアからなり、作動子３の小径部３ａに形成された取付孔３ｄ内に圧入されることで、作動子３に取り付けられる。

検出部４は、円筒状のコイルボビン４ａと、当該コイルボビン４ａに巻回された検出コイルＬとを有している。ここで、コイルボビン４ａは、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であって、検出コイルＬが巻回される巻胴部４ｂと、巻胴部４ｂの軸方向一端側（図２における上端側）に形成された円形状の第１の鍔部４ｃと、巻胴部４ｂの軸方向他端側（図２における下端側）に形成された第２の鍔部４ｄとを一体に備えている。コイルボビン４ａの内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、大径部３ｂの外径未満に設定されている。なお、第２の鍔部４ｄは、巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部を軸方向他端側に突出させる形で巻胴部４ｂに形成されている。

信号処理部６は、電子部品（図示せず）が実装された矩形板状のプリント基板６ａにより構成されており、図５に示すように、駆動回路Ａと、信号処理回路Ｂとを有している。プリント基板６ａには、巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部と凹凸嵌合する嵌合孔６ｂと、各端子部７用の挿通孔６ｃとが厚み方向に貫設されている。

駆動回路Ａは、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流（つまり検出コイルＬのインピーダンスに依存しない定電流）を出力する電流回路であり、所定の振幅の直流電圧に所定の周波数及び振幅の交流電圧を重畳した電圧を発生する発振回路Ａ１と、発振回路Ａ１が出力する電圧を電流に変換するＶ−Ｉ回路（電圧−電流変換回路）Ａ２とから構成されている。

信号処理回路Ｂは、駆動回路Ａが出力する電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる検出コイルＬの両端電圧（検出信号）のピーク値Ｖ１に応じて、被検出部５と検出コイルＬとの位置情報、すなわち、操作部２の変位を示す出力信号Ｖｏｕｔを出力する。この信号処理回路Ｂは、ピークホールド回路Ｂ１と、ＡＤ変換回路Ｂ２と、レベルシフト部Ｂ３ａ、温度補償部Ｂ３ｂ、及び増幅部Ｂ３ｃを有するデジタル演算ブロックＢ３とから構成されている。ピークホールド回路Ｂ１では、検出コイルＬの両端電圧のピーク値Ｖ１を抽出し、ＡＤ変換回路Ｂ２では、ピーク値Ｖ１をデジタル信号ＤＶ１に変換するようになっている。そして、デジタル演算ブロックＢ３では、デジタル信号演算としてレベルシフト部Ｂ３ａで所定のデジタル量を加算してレベルシフトを行ったデジタル信号ＤＶ２を出力し、温度補償部Ｂ３ｂでは、温度補償を実行する演算をデジタル信号ＤＶ２に対して行い、増幅部Ｂ３ｃでは、温度補償部Ｂ３ｂが出力するデジタル信号を増幅して、デジタル信号の出力信号Ｖｏｕｔを出力するようになっている。

端子部７は、板状の金属材料により長尺上に形成されている。この端子部７は、一端部（図２における上端部）をプリント基板６ａの挿通孔６ｃに挿通させた状態で半田付けすることによってプリント基板６ａに接続、固定される。そして、この端子部７に外部回路の電線（リード線など）を半田付けなどにより接続することによって、信号処理部６と外部回路とが電気的に接続され、スイッチ装置ＳＷの信号処理部６への給電や、信号処理部６の出力信号Ｖｏｕｔを外部回路に送出することが可能となる。

ケース１は、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であるボディ８およびカバー９により構成されている。

ボディ８は、矩形箱状に形成されており、その厚み方向一面側（図２における上面側）および厚み方向他面側（図２における下面側）それぞれが開口されている。ボディ８の幅方向（図２において紙面に垂直な方向）における両側面それぞれには、図３に示すように、操作部２の揺動軸（ハンドル軸）となる軸部１０用の軸受孔８ａが厚み方向一面側の中央部に位置する形に形成されている。これら軸受孔８ａは中心軸が一致している。また、ボディ８の外周面の厚み方向一面側には、側方に突出する鍔部８ｂがボディ８の外周面を一周する形に形成されている。また、ボディ８の長さ方向両側面それぞれには、上述したような操作装置の把持部にボディ８を取り付けるために用いられる取付片８ｃが一体に突設されている。

ボディ８の内部には、ボディ８の内部を厚み方向一面側（図２における上面側）と他面側（図２における下面側）とに２分する隔壁部（仕切部）８ｄが形成されており、ボディ８の内部における隔壁部８ｄより厚み方向一面側の空間部は、操作部２が配置される操作部収納室８ｅとして、隔壁部８ｄより厚み方向他面側の空間部は、主として検出部４および信号処理部６を収納する電子部品収納室８ｆとして用いられる。

電子部品収納室８ｆの内周面には、プリント基板６ａの厚み方向一面（図２における上面）に当接するリブ８ｇが周設されている。つまり、プリント基板６ａは、厚み方向一面がリブ８ｇに当接された状態で、電子部品収納室８ｆに収納される。

隔壁部８ｄにおける厚み方向一面側（図２における上面側）には、一対の円形状の凹所８ｈが形成されている。一対の凹所８ｈは、図４に示すように、隔壁部８ｄの長さ方向（ケース１の長さ方向）において離間するとともに、当該長さ方向に沿った方向において、それぞれの中心が一直線上に位置しない（重ならない）形にずらして配置されている（一対の凹所８ｈの中心同士を結ぶ直線はケース１の長さ方向と交差している）。また、各凹所８ｈの底面部には、円筒状の第１の周壁部８ｉと、第１の周壁部８ｉの外径よりも大きい内径を有する円筒状の第２の周壁部８ｊとが凹所８ｈと中心軸を一致させた形で突設されている。第１の周壁部８ｉの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径よりも大きく設定されている。なお、図４では、作動子３および後述する被覆部１２を省略している。

ところで、スイッチ装置ＳＷでは、片方の凹所８ｈの底面部にのみ、作動子３用の挿通孔８ｋを形成している。挿通孔８ｋは、第１の周壁部８ｉで囲まれた底面部の中央に、その中心軸を凹所８ｈの中心軸と一致させる形で形成されており、その内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、作動子３の大径部３ｂの外径未満の大きさに設定されている。作動子３は、小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通した状態で、ケース１に取り付けられる。ここで、作動子３の小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させる際には、作動子３の小径部３ａに、作動子３を操作部２側に付勢することで作動子３を復帰させる作動子ばね１１が被嵌される。作動子ばね１１としてはコイルスプリング（コイルばね）を用いている。この作動子ばね１１は、軸方向一端部（図２における上端部）が大径部３ｂにおける軸方向他端面（図２における下面）に当接され、軸方向他端部（図２における下端部）が挿通孔８ｋの周縁部における軸方向一端側（図２における上端側）に当接される。また、作動子ばね１１の自然長は、操作部２の位置（回動位置）によらずに、作動子３が操作部２に当接するような長さに設定している。

隔壁部８ｄにおける厚み方向一面側には、一対の支持リブ８ｌが突設されている。支持リブ８ｌは、図４に示すように、ケース１の幅方向において一方の凹所８ｈに隣接するとともに、ケース１の長さ方向において他方の凹所８ｈと重なる形に配置されている（したがって、一対の凹所８ｈ同士を結ぶ直線と、一対の支持リブ８ｌ同士を結ぶ直線とが交差している）。一対の支持リブ８ｌそれぞれには、操作部２をケース１に取り付けた際に、後述する復帰ばね１３の一対の腕部１３ｂそれぞれが当接される。

一方、隔壁部８ｄにおける厚み方向他面側には、円筒状の位置決めリブ８ｍが一対の凹所８ｈそれぞれに対応する形に突設されている。この位置決めリブ８ｍの内径は、第１の鍔部４ｃの外径よりやや大きく設定されており、第１の鍔部４ｃを位置決めリブ８ｍの内側に挿入することで、検出部４がケース１に対して位置決めされる。

ところで、隔壁部８ｄには、作動子３が挿通される挿通孔８ｋが形成されているため、操作部収納室８ｅと、電子部品収納室８ｆとは、挿通孔８ｋにより連通している。ここで、操作部収納室８ｅは被水環境下に置かれるため、操作部収納室８ｅ内に水や埃などの異物が入り込んだ場合には、これら異物が挿通孔８ｋを通じて電子部品収納室８ｆ内に入り込むおそれがある。そのため、ケース１には、操作部収納室８ｅから電子部品収納室８ｆへの異物の侵入を防止するための前述の被覆部１２を設けている。

被覆部１２は、防水性および可撓性を有する樹脂材料（一例としてはゴム）などにより形成され、第１の円筒部１２ａと、第１の円筒部１２ａより外径が小さい第２の円筒部１２ｂと、第１の円筒部１２ａにおける軸方向一端側（図２における上端側）と、第２の円筒部１２ｂにおける軸方向他端側（図２における下端側）とを連続一体に連結する連結部１２ｃとを備えている。第１の円筒部１２ａにおける軸方向他端側には、外側に突出する円環状の第１のフランジ部１２ｄが一体に形成され、第２の円筒部１２ｂにおける軸方向一端側には、内側に突出する円環状の第２のフランジ部１２ｅが一体に形成されている。

第１の円筒部１２ａの内径は、第１の周壁部８ｉの外径と同程度の大きさに設定され、第２の円筒部１２ｂの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径と同程度の大きさに設定されている。また、第１のフランジ部１２ｄの外径は、第２の周壁部８ｊの内径より小さく設定され、第２のフランジ部１２ｅの内径は、作動子３の大径部３ｂの溝部３ｃにおける外径と同程度の大きさに設定されている。

カバー９は、ボディ８の厚み方向他面側（図２における下面側）の開口を閉塞する形でボディ８に取り付けられる、所謂背面カバーである。カバー９は、ボディ８の厚み方向他面側（図２における下面側）の開口を閉塞できる大きさの略矩形板状に形成されており、複数の端子部７の他端部が挿通される複数の挿通孔（図示せず）が厚み方向に貫設されている。したがって、端子部７の他端部は、カバー９の挿通孔を通してケース１から外方に突出される。

操作部２は、スイッチ装置ＳＷを手動操作するための操作ハンドルであって、絶縁性を有する樹脂材料により箱状に形成されている。また、操作部２は、幅方向に直交する面内における外形形状が、厚み方向一面側の両側が中央より厚み方向一面側に突出するとともに、厚み方向他面側の中央が両側より厚み方向他面側に突出した形の略く字状に形成されている。操作部２の厚み方向一面（図２における上面）は人が接触する操作面として用いられ、厚み方向他面側（図２における下面側）は開口されている。なお、操作部２は、ケース１に取り付けられた状態において、操作面がケース１の一面開口よりも外側に位置するように、厚み寸法が設定されている。

この操作部２の幅方向両側面それぞれにおける長さ方向中央部には、軸部１０が貫挿される貫挿孔２ａが形成されている。操作部２の内底面（操作部２の厚み方向一面側の壁部における操作面とは反対側の面）の中央部には、操作部２をケース１に対する規定位置に復帰させる前述の復帰ばね１３を固定するための一対の狭持片２ｂが、操作部２の長さ方向に離間する形に形成されている。ここで、復帰ばね１３としては、コイル部１３ａと、コイル部１３ａの両端部それぞれからコイル部１３ａの巻き軸方向と直交する方向に突出された一対の腕部１３ｂとを一体に備える所謂ねじりコイルばね（トーションバネともいう）を使用している。一方、操作部２の幅方向における内側面それぞれには、復帰ばね１３の一対の腕部１３ｂそれぞれが厚み方向一面側から弾接される一対の位置決めリブ２ｃが一体に突設されている。

したがって、復帰ばね１３は、コイル部１３ａが巻き軸方向を操作部２の幅方向に沿わせた形で一対の狭持片２ｂ間に配置されるとともに、一対の腕部１３ｂそれぞれが一対の位置決めリブ２ｃそれぞれに弾接された状態で、操作部２に取り付けられる。また、復帰ばね１３を操作部２に取り付けた状態では、復帰ばね１３のコイル部１３ａの内側は、各貫挿孔２ａと連通し、一方の貫挿孔２ａから操作部２内に挿入された軸部１０は、コイル部１３ａの内側を通って、他方の貫挿孔２ａより操作部２外へ突出する。

操作部２の内底面において、隔壁部８ｄの一対の凹所８ｈそれぞれと対応する部位には、作動子３の大径部３ｂに当接される一対の当接リブ２ｄが一体に突設されている。なお、スイッチ装置ＳＷでは、作動子３を１つだけ用いているので、片方の当接リブ２ｄは使用されない。

上述したスイッチ装置ＳＷは次のようにして組み立てられている。まず、ボディ８の電子部品収納室８ｆには、信号処理部６が収納される。信号処理部６を電子部品収納室８ｆに収納する際には、予め信号処理部６に検出部４と端子部７を取り付けておく。検出部４は、プリント基板６ａの嵌合孔６ｂに検出部４の巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部を嵌合された状態で、半田付けなどによってプリント基板６ａに固定される。また、検出部４の検出コイルＬは半田付けなどにより信号処理部６に電気的に接続され、図５に示す回路が構成される。さらに、端子部７は、一端部をプリント基板６ａの挿通孔６ｃに挿通させた状態でプリント基板６ａに半田付けされる。

信号処理部６は、検出部４の第１の鍔部４ｃをボディ８の位置決めリブ８ｍの内側に差し入れるとともに、プリント基板６ａの厚み方向一面をリブ８ｇに当接させた状態で、ボディ８に取り付けられ、接着剤や半田などを利用して、ボディ８に固定される。

その後に、ボディ８には、カバー９が取り付けられ、複数の端子部７の他端部それぞれはカバー９の挿通孔（図示せず）よりケース１から外方に突出される。

次に作動子３が小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させた状態で操作部収納室８ｅに収納される。ここで挿通孔８ｋはコイルボビン４ａの内側に連通しているため、小径部３ａはコイルボビン４ａの内側（つまり被検出部５が検出コイルＬの内側）に位置する。また、作動子３の小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させる際には、作動子３の小径部３ａに作動子ばね１１が被嵌される。その後に、隔壁部８ｄには、被覆部１２が、第１の円筒部１２ａを第１の周壁部８ｉに被せるとともに、第１のフランジ部１２ｄを凹所８ｈの底面に当接させた状態で取り付けられる。このように被覆部１２を隔壁部８ｄに取り付けた後には、超音波などにより第２の周壁部８ｊを、凹所８ｈの底面との間で第１のフランジ部１２ｄを挟む形に変形させ、これにより被覆部１２を隔壁部８ｄに固定する。また、被覆部１２の第２の円筒部１２ａは、隔壁部８ｄの挿通孔８ｋを挿通させた作動子３の大径部３ｂに被嵌され、第２のフランジ部１２ｅは、大径部３ｂの溝部３ｃに嵌め込まれる。これによって、挿通孔８ｋの内周面と、作動子３の外周面との隙間を通って異物が電子部品収納室８ｆに侵入することが防止される。

その後には、上述したように復帰ばね１３が取り付けられた操作部２がケース１に取り付けられる。操作部２は、操作面をケース１の隔壁部８ｄとは反対側に向けるとともに、貫挿孔２ａおよび軸受孔８ａそれぞれの中心軸を一致させた状態で、操作部収納室８ｅ内に収納され、貫挿孔２ａおよび軸受孔８の両方に軸部１０を貫挿することによって、ケース１の厚み方向一端側に取り付けられる。このようにして操作部２をケース１に取り付けた状態において、復帰ばね１３の一対の腕部１３ｂそれぞれは、隔壁部８ｄに突設された一対の支持リブ８ｌそれぞれに当接し、操作部２の当接リブ２ｄが作動子３の大径部３ｂに当接している。

上述した従来例のスイッチ装置ＳＷは、操作装置の把持部の先端部に取り付けられた状態で使用される。このとき、スイッチ装置ＳＷは、ケース１の厚み方向他端側を把持部の内部に、操作部２を把持部の外部に位置させた形で把持部に取り付けられる（操作部２が外部に露出する形で取り付けられる）。なお、スイッチ装置ＳＷを把持部に取り付けるにあたっては、図３に示すような取付金具１４が用いられる。

この取付金具１４は、ケース１の幅方向に沿った方向においてケース１を狭持する一対の狭持片１４ａと、狭持片１４ａの基端部同士を連結する連結片１４ｂとを一体に備えたコ字状に形成されている。各狭持片１４ａには、ケース１の外面に設けられた嵌合突起（図示せず）と凹凸嵌合する嵌合孔１４ｃが形成されており、各嵌合孔１４ｃにケース１の嵌合突起が凹凸嵌合することによって、スイッチ装置ＳＷが狭持片１４ａ間に保持される。また、各狭持片１４ａの先端部からは、スイッチ装置ＳＷを把持部に取り付けるための取付片１４ｄが延設されており、ケース１の取付片８ｄおよび取付金具１４の取付片１４ｄを用いて、スイッチ装置ＳＷが把持部に取り付けられる。

ところで、把持部の内部には、各種電子部品などが収納される。そのため、スイッチ装置ＳＷのケース１と把持部との間には、パッキン１５が配置される。パッキン１５は、ゴムなどにより矩形枠状に形成されており、スイッチ装置ＳＷのボディ８の鍔部８ｂと把持部の外面との間に介在され、これによって把持部の内部への水などの浸入が防止される。

このスイッチ装置ＳＷでは、操作部２は、軸部１０の中心軸を回転軸として、ケース１に揺動自在に取り付けられている。

ここで、復帰ばね１３の一対の腕部１３ｂそれぞれは、隔壁部８ｄに突設された一対の支持リブ８ｌそれぞれに当接しているから、操作部２を操作していない場合（操作部２に操作荷重がかけられていない場合）には、復帰ばね１３による操作部２を第１の回転方向（図２にＣ１で示す反時計回り方向）に回転させる操作反力と、操作部２を第２の回転方向（図２にＣ２で示す時計回り方向）に回転させる操作反力とが平衡する位置に操作部２が位置する。この位置が、操作部２のケース１に対する中立位置（規定位置）となる。操作部２を第１の回転方向に回転させようとした際には、復帰ばね１３によって、操作部２を第２の回転方向に回転させる操作反力が強くなり、操作部２を第２の回転方向に回転させようとした際には、復帰ばね１３によって、操作部２を第１の回転方向に回転させる操作反力が強くなる。

つまり操作部２は、軸部１０の中心軸を回転軸として、ケース１に対する規定位置と、当該規定位置から第１の回転方向に所定角度だけ回転した第１の押し込み位置と、上記規定位置から第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に所定角度だけ回転した第２の押し込み位置との間を移動する。なお、スイッチ装置ＳＷでは、操作部２が規定位置に位置しているときに、被検出部５が検出コイルＬの半分まで挿入され、操作部２が第１の押し込み位置に位置したときに、被検出部５が検出コイルＬに完全に挿入され、操作部２が第２の押し込み位置に位置したときに、被検出部５が検出コイルＬから完全に引き抜かれるように、位置関係および各部の寸法を調整している。

次に、スイッチ装置ＳＷの動作について図２を参照して説明する。まず、初期状態において操作部２が規定位置に位置しているとする。

当該初期状態から、操作部２の操作面の長さ方向一端側（図２における左側）を押圧して規定位置から第１の回転方向に回転させると、その変位量に応じて、当接リブ２ｄが作動子３を押圧する力が強まり、作動子３は作動子ばね１１のばね力に抗してケース１の厚み方向他端側（すなわち図２にＭ１で示す下方向）に移動し、これに伴って、被検出部５もケース１の厚み方向他端側に移動し、その結果、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量が増加する。その後に、操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は、復帰ばね１３のばね力によって第２の回転方向に回転させられて、規定位置に復帰する。一方、作動子３は作動子ばね１１によって操作部２側に付勢されているから、操作部２の当接リブ２ｄに当接した状態を維持しながら、ケース１の厚み方向一端側（すなわち図２にＭ２で示す上方向）に移動する。したがって、被検出部５もケース１の厚み方向一端側に移動して、被検出部５の検出コイルへの挿入量は、操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。

一方、上記初期状態から、操作部２の操作面の長さ方向他端側（図１における右側）を押圧して規定位置から第２の回転方向に回転させると、その変位量に応じて、当接リブ２ｄが作動子３を押圧する力が弱まり、作動子３は作動子ばね１１のばね力によってケース１の厚み方向一端側に移動し、これに伴って、被検出部５もケース１の厚み方向一端側に移動し、その結果、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量が減少する。その後に、操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は、復帰ばね１３のばね力によって第１の回転方向に回転させられて、規定位置に復帰する。この復帰動作に伴って当接リブ２ｄが作動子３を押圧する力が元（規定位置のときの力）に戻るから、作動子３は作動子ばね１１のばね力に抗してケース１の厚み方向他端側に移動する。したがって、被検出部５もケース１の厚み方向他端側に移動して、被検出部５の検出コイルへの挿入量は、操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。

上述したように、操作部２を操作した場合には、その変位量に応じて、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量が変化する。ここで、検出コイルＬのインピーダンスは、被検出部５の検出コイルＬへの挿入量（被検出部５と検出コイルＬとの距離）に対してリニアに変化するから、信号処理部６の信号処理回路Ｂが出力する出力信号Ｖｏｕｔは、操作部２の変位を示す。
特開２００２−３５８１３３号公報（特に段落〔００３３〕および図３参照）

ところで、操作部２の変位と、出力信号Ｖｏｕｔとの関係は、製品毎にほぼ同じであることが望ましい。ここで、出力信号Ｖｏｕｔは、検出部５の検出コイルＬに対する被検出部５の挿入量に依存するから、操作部２の変位と出力信号Ｖｏｕｔとの関係は、検出部４と被検出部５との位置関係によって決定される。

従来例のスイッチ装置ＳＷでは、検出部４は信号処理部６のプリント基板６ａに固定され、プリント基板６ａはケース１に固定され、被検出部５は作動子３に固定されており、作動子３はケース１に取り付けられた操作部２により移動させられるから、検出部４と被検出部５との位置関係は、ケース１（主としてボディ８）、操作部２、作動子３、信号処理部６のプリント基板６ａの４つの部材の部品形状の誤差の影響を受けることになる。

特に、検出部４は、プリント基板６ａを介してケース１に固定されている（間接的にケース１に固定されている）から、ケース１に対する位置がばらつき易く、これが、被検出部５と検出部４との位置関係のばらつきの一因になっていた。

この問題の解決方法としては、検出部４をプリント基板６ａに高精度に位置決めして固定することが考えられる。例えば、検出部４をプリント基板６ａに半田付けによって固定する場合には、高精度に位置決めが可能な半田付けを行えばよい。しかしながら、このような高精度に位置決めして半田付けすることは、一般に生産性が良いリフロー半田付けでは困難であるから、スイッチ装置ＳＷの生産性が悪化するという別の問題が生じてしまう。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、製品毎の検出部と被検出部との位置関係のばらつきを抑制できるスイッチ装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、ケースと、当該ケースに移動自在に取り付けられた操作部と、ケースに収納され操作部のケースに対する規定位置からの変位を検出する検出ブロックとを備え、検出ブロックは、操作部の変位に応じて移動する作動子と、検出コイル及び当該検出コイルが巻回される筒状のコイルボビンを有した検出部と、作動子に取り付けられ作動子の移動に伴って検出コイルとの距離が変化する被検出部と、ケースに固定されたプリント基板を有し検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を出力し当該電流と検出コイルのインピーダンスとにより決まる電圧信号を操作部の変位を示す電気信号に変換する信号処理部とを有し、コイルボビンの軸方向一端側には、当該コイルボビンをケースに固定するための固定手段が設けられ、コイルボビンに巻回された検出コイルは、信号処理部に電気的に接続されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検出部がケースに固定されている（直接的にケースに固定されている）から、検出部が信号処理部のプリント基板に固定されている（間接的にケースに固定されている）場合に比べれば、部品の形状誤差などの影響を小さくすることができて、検出コイルと被検出部との位置関係が製品毎にばらついてしまうことを抑制でき、製品の性能の安定化が図れる。また、検出部をプリント基板に固定する際には、検出部と被検出部との位置関係が変化しないように、高精度な半田付けが必要とされるが、検出部をケースに固定した場合には、このような高精度な半田付けが不要となるから、組立作業の容易化が図れる。さらに、検出部をケースに固定したので、被検出部の移動によって検出部に応力が生じたとしても、このような応力が検出コイルと信号処理部のプリント基板との接続部分（例えば半田部分）に伝達され難くなり、接続部分の破損（例えば半田クラック）を防止できる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記被検出部は上記検出コイル内に出没自在に設けられ上記検出コイルに対してその中心軸方向に変位するコアからなり、上記作動子は、上記被検出部がインサートされた樹脂成形品からなることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、被検出部が作動子にインサートされているので、被検出部を作動子に取り付ける場合に比べれば、部品の形状誤差などの影響を受けることがないから、製品毎に作動子と被検出部との位置関係がばらついてしまうことを防止でき、製品の性能の安定化が図れる。また、作動子によって被検出部を保護することが可能となるから、被検出部が検出部に接触して摩耗してしまうことなどを防止でき、長寿命化が図れる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記作動子は、上記コイルボビンの内側に入り込む形の柱状に形成され、上記作動子の外周面には、上記コイルボビンの軸方向一端側の空間部と他端側の空間部とを連通する連通路が形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、作動子がコイルボビン内を移動した際に、空気が連通路を通って、コイルボビンの一端側の空間部と他端側の空間部との間を移動するので、作動子の移動によってケース内における空気の圧力が偏ってしまうことを防止して圧力を均一にすることができるから、空気の圧力の偏りによって作動子の移動が妨げられてしまうことを防止できて、作動子がコイルボビン内をスムーズに移動できるようになる。

本発明は、製品毎に検出部と被検出部との位置関係がばらついてしまうことを抑制でき、製品の性能の安定化が図れるという効果を奏する。

本発明の一実施形態のスイッチ装置ＳＷは、上記従来例と同様に、ケース１と、当該ケース１に移動自在に取り付けられた操作部２と、ケース１に収納され操作部２のケース１に対する規定位置からの変位を検出する検出ブロックＢＫとを備え、検出ブロックＢＫは、操作部２の変位に応じて所定方向に移動する作動子３と、検出コイルＬ（図５参照）を有する検出部４と、作動子３に取り付けられ作動子３の移動に伴って検出コイルＬとの距離が変化する被検出部５と、ケース１に固定されたプリント基板６ａを有し検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の電流を出力し当該電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部６と、金属板より形成され信号処理部６に接続された複数（図示例では３つ）の電線接続用の端子部７とを備えている。なお、図１では検出コイルＬを省略している。

しかしながら、本実施形態のスイッチ装置ＳＷは、作動子３、検出部４、およびケース１のボディ８の構成が上記従来例と異なっている。なお、本実施形態のスイッチ装置ＳＷのその他の構成は上記従来例と同様であるから、同様の構成については同一の符合を付して説明を省略する。

本実施形態における作動子３は、上記従来例と同様に、絶縁性を有する樹脂材料により円柱状に形成され、小径部３ａおよび大径部３ｂを一体に備えているが、小径部３ａには、取付孔３ｄが設けられる代わりに、被検出部５がその中心軸を小径部３ａの中心軸に一致させる形でインサートされている。つまり、本実施形態における作動子３は、被検出部５がインサートされた樹脂成形品からなる。

また、作動子３の小径部３ａの外周面には、作動子３の中心軸方向を長手方向とする溝からなる連通路３ｅが形成されており、小径部３ａをコイルボビン４ａの内側に差し入れた際に、コイルボビン４ａの軸方向一端側の空間部（図１における上側の空間部）と、軸方向他端側の空間部（図１における下側の空間部）とが連通路３ｅによって連通される。

本実施形態における検出部４は、上記従来例と同様のものであるが、第１の鍔部４ｃに、検出部４をケース１に取り付けるための取付孔４ｅが形成されている点で異なっている。

本実施形態におけるボディ８は、上記従来例と同様のものであるが、位置決めリブ８ｍの代わりに、検出部４の第１の鍔部４ｃの取付孔４ｅに挿通される取付リブ８ｎが一対の凹所８ｈそれぞれに対応する形に突設されている点で異なっている。

次に、本実施形態のスイッチ装置ＳＷの組立方法について説明する。まず、ボディ８の電子部品収納室８ｆには、検出部４が収納される。このとき、検出部４の第１の鍔部４ｃの取付孔４ｅには、挿通孔８ｋが設けられた凹所８ｈに対応する取付リブ８ｎが挿通される。そして、超音波などにより取付リブ８ｎを変形させることで、検出部４がボディ８（ケース１）に固定される。その後に、電子部品収納室８ｆには信号処理部６が収納される。このとき、信号処理部６は、プリント基板６ａの厚み方向一面をリブ８ｇに当接させるとともに、プリント基板６ａの嵌合孔６ｂに、検出部４の巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部を嵌め合わされた状態で、ボディ８に取り付けられ、接着剤や半田などを利用して、ボディ８に固定される。また、検出部４の検出コイルＬは半田付けなどにより信号処理部６に電気的に接続され、図５に示す回路が構成される。なお、信号処理部６のプリント基板６ａには予め複数の端子部７が一端部をプリント基板６ａに半田付けすることによって接続される。その後に、ボディ８には、カバー９が取り付けられ、複数の端子部７の他端部それぞれはカバー９の挿通孔（図示せず）よりケース１から外方に突出される。これ以後の組立方法は、上記従来例と同様であるから説明を省略する。

なお、本実施形態のスイッチ装置ＳＷの動作は、上記従来例と同様であるから、説明を省略する
以上述べた本実施形態のスイッチ装置ＳＷによれば、検出部４がケース１に固定されている（直接的にケース１に固定されている）から、検出部４が信号処理部６のプリント基板６ａに固定されている（間接的にケース１に固定されている）場合に比べれば、部品の形状誤差などの影響を小さくすることができて、製品毎に検出コイルＬと被検出部５との位置関係がばらついてしまうことを抑制できる。そのため、製品の性能の安定化が図れる。

その上、検出部４をプリント基板６ａに固定する際には、検出部４と被検出部５との位置関係が変化しないように、高精度な半田付けが必要とされるが、検出部４をケース１に固定した場合には、このような高精度な半田付けが不要となるから、リフロー半田付けなどを利用できるようになり、組立作業の容易化および生産性の向上が図れる。さらに、検出部４をケース１に固定したので、被検出部５の移動によって検出部４に応力が生じても、このような応力が検出コイルＬと信号処理部６のプリント基板６ａとの接続部分（例えば半田部分）に伝達され難くなり、接続部分の破損（例えば半田クラック）を防止できる。

また、被検出部５は検出コイルＬ内に出没自在に設けられ検出コイルＬに対してその中心軸方向に変位するコアからなり、作動子３は、被検出部５がインサートされた樹脂成形品からなる。つまり、被検出部５が作動子３にインサートされているので、被検出部５を作動子３に取り付ける場合に比べれば、部品の形状誤差などの影響を受けることがないから、製品毎に作動子３と被検出部５との位置関係がばらついてしまうことを防止でき、製品間の性能差を低減できる。また、作動子３によって被検出部５を保護することが可能となるから、被検出部５が検出部４に接触して摩耗してしまうことなどを防止でき、長寿命化が図れる。

また、検出部４は、検出コイルＬが巻回された筒状のコイルボビン４ａを有し、作動子３は、コイルボビン４ａの内側に入り込む形の柱状に形成され、作動子３の外周面には、コイルボビン４ａの軸方向一端側の空間部（図１における上側の空間部）と他端側の空間部（図１における下側の空間部）とを連通する連通路３ｅが形成されているので、作動子３がコイルボビン４ａ内を移動した際に、空気が連通路３ｅを通って、コイルボビン４ａの一端側の空間部と他端側の空間部との間を移動するから、作動子３の移動によってケース１内における空気の圧力が偏ってしまうことを防止して圧力を均一にすることができる。そのため、空気の圧力の偏りによって作動子３の移動が妨げられてしまうことを防止できて、作動子３がコイルボビン２ａ内をスムーズに移動できるようになる。

なお、本実施形態のスイッチ装置ＳＷは、操作部２が揺動自在にケース１に取り付けられた所謂ロッカースイッチであるが、本発明をロッカースイッチに限定する趣旨ではなく、プッシュスイッチなど種々のスイッチに適用することができる。

本発明の一実施形態のスイッチ装置の概略断面図である。 従来例のスイッチ装置の概略断面図である。 同上のスイッチ装置の分解斜視図である。 同上のスイッチ装置の他の断面図である。 同上のスイッチ装置の回路ブロック図である。

符号の説明

１ ケース
２ 操作部
３ 作動子
３ｅ 連通路
４ 検出部
４ａ コイルボビン
５ 被検出部
６ 信号処理部
６ａ プリント基板
ＳＷ スイッチ装置
ＢＫ 検出ブロック

Claims (3)

1. ケースと、当該ケースに移動自在に取り付けられた操作部と、ケースに収納され操作部のケースに対する規定位置からの変位を検出する検出ブロックとを備え、
   検出ブロックは、操作部の変位に応じて移動する作動子と、検出コイル及び当該検出コイルが巻回される筒状のコイルボビンを有した検出部と、作動子に取り付けられ作動子の移動に伴って検出コイルとの距離が変化する被検出部と、ケースに固定されたプリント基板を有し検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を出力し当該電流と検出コイルのインピーダンスとにより決まる電圧信号を操作部の変位を示す電気信号に変換する信号処理部とを有し、
   コイルボビンの軸方向一端側には、当該コイルボビンをケースに固定するための固定手段が設けられ、コイルボビンに巻回された検出コイルは、信号処理部に電気的に接続されていることを特徴とするスイッチ装置。
2. 上記被検出部は上記検出コイル内に出没自在に設けられ上記検出コイルに対してその中心軸方向に変位するコアからなり、
   上記作動子は、上記被検出部がインサートされた樹脂成形品からなることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
3. 上記作動子は、上記コイルボビンの内側に入り込む形の柱状に形成され、
   上記作動子の外周面には、上記コイルボビンの軸方向一端側の空間部と他端側の空間部とを連通する連通路が形成されていることを特徴とする請求項２記載のスイッチ装置。

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