JP5221393B2 - スイッチとくに車両スイッチ、そのための評価装置およびスイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明はスイッチ、特に、作動手段と連結可能な、スライド方向に沿ってスライド可能に支持されて、所定の、特に係合スイッチングポジションにもたらされることのできるスイッチ片を有した車両スイッチに関する。本発明はその他に当該評価装置および、評価装置と共にこの種のスイッチを含んでなるスイッチ装置に関する。

スイッチ、特に、車両スイッチは従来の技術から多様なものが知られている。この場合、スイッチによって生成されたスイッチ信号は通常パラレルに伝送されて処理され、その際、それぞれのスイッチングポジションにつき専用の信号線が必要である。それぞれのスイッチングポジションにおいて電気接点が閉じられまたは断絶されると、この場合、摩耗が発生する。加えてさらに、当該接点を開閉する相応した作動力が必要である。

公知のスイッチにおいて、さらに、生成されたスイッチ信号は評価装置への伝送のためあるいは評価装置において前記信号を処理し得るように、抵抗または電圧コード化されることに問題があることが判明した。

本発明の目的は、冒頭に述べたスイッチとくに車両スイッチを発展改良して、一方で耐久的および機能的に信頼し得る、個々のスイッチングポジションの認識を可能にし、他方で評価装置への容易な信号伝送が達成されるようにすることである。

前記課題は請求項１に記載の特徴を有するスイッチによって解決される。この種のスイッチは、作動手段と連結可能な、スライド方向に沿ってスライド可能に支持されて、特に係止可能なスイッチングポジションにもたらされることのできるスライダを有している。この場合、前記スライダは適切なスイッチ片を介して、少なくとも限定的に、それぞれ少なくとも１個のＳ極エリアおよび／またはＮ極エリアを有する少なくとも２個の永久磁石と運動連結されている。さらに、前記スライダに対して定置固定配置されて、それぞれ１個の永久磁石に対応させられた少なくとも２個の磁場センサが設けられており、前記スライダのスイッチングポジションに応じた前記磁場センサの出力信号は前記それぞれの磁場センサの検出領域に前記それぞれの永久磁石のＳ極エリアが位置しているかそれともＮ極エリアが位置しているかに依存すると共に前記それぞれのスイッチングポジションにおける前記磁場センサの出力信号は一義的に決定可能な二進スイッチコードを形成する。この場合、前記スイッチ片は基本的に互いに独立しているが、ただし前記スライダのスイッチングポジションに相関して配置されている。

この種のスイッチは、前記それぞれのスイッチングポジションが前記磁場センサによって非接触式に認識されることにより摩耗が生じないという利点を有している。さらに、前記磁場センサの前記出力信号が前記二進スイッチコードを形成することにより、前記スイッチコードを当該評価装置に直接に供与することが達成される。一義的に決定可能なスイッチコードにより、前記スイッチ片のその都度のスイッチングポジションを一義的に推定することが可能である。

本発明の有利な一態様において、前記スライダの前記各々のスイッチングポジションにおいて前記磁場センサの検出領域には前記それぞれの磁場センサに対応した前記永久磁石のＮ極エリアまたはＳ極エリアのいずれかが存在している。これにより、前記それぞれの磁場センサによる一義的な極識別が行われて、Ｎ極またはＳ極のいずれかが認識される。さらに、これにより、スイッチコードの偽りをもたらし得る外乱磁場に対する十分良好な保護が生ずる。

本発明のさらに別の有利な一態様において、前記スイッチはホルダを含んでなり、前記ホルダは前記スライダを直線状に延びるスライド方向に沿ってスライド可能にガイドしおよび／または前記ホルダに前記スイッチ片が可動配置されて、前記スイッチ片は前記磁場センサに対する自らの相対位置を前記スライダの前記スイッチングポジションに応じて変化させる。したがって、この種のホルダは二重機能を果たすことができる。つまり、前記ホルダは一方で前記スライダのガイドを形成すると共に、他方で前記スイッチ片の移動可能な配置に利用される。

この場合、前記スイッチ片は前記スライダの２つの終端位置の間で前記スライダの前記スライド方向に対して少なくともほぼ直角方向に移動可能に配置されていてよい。前記スライダが任意のスイッチングポジションから隣接するスイッチングポジションに移動すると、前記それぞれのスイッチ片は前記スライド方向に対して直角方向に運動可能である。この場合、一方のスライド終端位置において当該永久磁石の一方の極エリアがおよび／または他方のスライド終端位置において当該永久磁石のそれぞれ他方の極エリアが前記永久磁石に対応する前記磁場センサの前記検出領域に係合することができる。

本発明によれば、前記スイッチ片は２つの旋回終端位置の間を旋回可能に配置されていることも理解されるであろう。この場合、前記スイッチ片が任意の１スイッチングポジションから他のスイッチングポジションに運動する際に前記スイッチ片は旋回軸を中心に旋回し、一方の旋回終端位置において有利には前記永久磁石の一方の極エリアがおよび／または他方の旋回終端位置において前記永久磁石のそれぞれの他方の極エリアが当該磁場センサの前記検出領域に係合する。

前記スイッチ片は前記スライダとの運動連結のためにガイドピンを有していてよく、その際、前記スライダは各々のガイドピンのために適切なスライドパターンガイドを有している。この種のスライドパターンガイドを設けることにより、前記スライダがスライド方向にスライドされる際に、前記スイッチ片の相応した連動を達成することができる。

この場合、前記個々のスライドパターンガイドは有利には互いに平行におよび前記スライド方向と平行に延びる部分区間を有している。前記ガイドピンが一方の部分区間に位置している場合には、有利には前記一方の極エリアが前記磁場センサの検出領域に位置していてよい。前記ガイドピンが前記部分区間と平行に延びる他方の部分区間に位置している場合には、前記他方の極エリアが当該磁場センサの検出領域に位置していてよい。互いに平行に延びる前記部分区間の間には、前記スライド方向に対して斜めに延びて、平行に延びる前記それぞれの部分区間を連結する移行区間が設けられていてよい。

この場合、前記ガイドピンは有利には少なくとも前記スライダの前記スライド方向に対して直角方向に走るほぼ１本の線に沿って配置されている。特に、前記ガイドピンは前記スライダのスライド面に対して垂直に延設されている。

前記ガイドピンを対応する前記スライドパターンガイド内に容易に導入し得るように、前記スライドパターンガイドは少なくとも一方の開放端領域に、前記スライド方向に対して直角方向に広がる、特に前記スライド面内に位置する拡開部を有していてよい。この場合、前記拡開部は好ましくは、前記スライド方向に対して直角方向に可動する前記ガイドピンの最大運動ストロークと同じかまたはそれより僅かに大きい最大開き寸法を有している。

この場合、前記永久磁石のＳ極エリアおよびＮ極エリアおよび／または前記スライドパターンガイドは、前記スライダが任意のスイッチングポジションから隣接するスイッチングポジションへスライドさせられると前記スイッチコードが１磁場センサの１出力信号だけ変化するようにして配置されていてよい。この場合、前記磁場センサの数は基本的に前記スイッチコードのビット数に等しい。こうして、前記スイッチ片が隣接するスイッチングポジションへシフトされると、前記スイッチコードの１ビットだけが変化する。

さらに、前記スライダを前記それぞれのスイッチングポジションに嵌脱式に相補係止保持する係止手段を設けることを思料することができる。前記スライダは前記係止手段によって所定のスイッチングポジションを占めることができる。この場合、前記係止手段は好ましくは、一方で前記ホルダに配置され、他方で前記スライダに作用する。

本発明のさらに別の有利な一態様において、前記スイッチは２個の磁場センサと最大４個のスイッチングポジションまたは３個の磁場センサと最大８個のスイッチングポジションを含んでいる。２個の磁場センサが設けられる場合には特にそれぞれ１個の永久磁石付きの２個のスイッチ片が使用され、３個の磁場センサが設けられる場合にはそれぞれ好ましくは１個の永久磁石付きの３個のスイッチ片が使用される。この場合、使用される前記永久磁石は特にそれぞれ１Ｎ極エリアと１Ｓ極エリアのみを有している。

本発明の１つの発展的な態様において、前記スライダないし前記スイッチ片の中立ポジションにおいて前記磁場センサの検出領域には前記永久磁石のＳ極エリアもＮ極エリアも存在しないようにすることが考えられる。この種の中立ポジションは、たとえば、前記磁場センサが検出欠陥を認識する参照点として設けられていてよい。

本発明の１つの発展的な態様において、前記スイッチ片はプラスチック製であってよく、その際、前記永久磁石は前記スイッチ片に一体に組み込まれているかまたは前記スイッチ片に固定されていてよい。前記スイッチ片への前記永久磁石の一体組み込みは前記永久磁石が耐久的に確実に保護されるとの利点を有している。

磁場センサとしては、たとえば、回路板上に配置されたホールＩＣを使用することができる。ホールＩＣの検出領域内にＮ極エリアが進入すると、ホールＩＣはたとえば電源投入され、前記ホールＩＣの検出領域内にＮ極が進入すると、ホールＩＣはたとえば再び確実に電源遮断される。

冒頭に述べた課題は本発明によるスイッチ用の評価装置によっても解決され、その際、この種の評価装置は前記スイッチの前記それぞれのスイッチコードから当該スイッチングポジションを決定し、相応したスイッチ動作を開始する。この場合、前記評価装置は前記スイッチに直接に配置されているかまたは前記スイッチから離間して配置されていてよい。

前記評価装置は前記スイッチコードの配列の妥当性および／または冗長性をチェックするのが有利である。この場合、前記スイッチコードの配列は前記評価装置に格納されていてよく、こうして、実際のスイッチ動作時に、前記スイッチコードの実際の配列が前記格納されたスイッチコードの配列と合致しているか否かが比較される。さらに、前記スライダの運動方向がいずれの方向であるかをチェックすることが可能である。

本発明によれば、前記評価装置は前記磁場センサによって直接に生成された前記スイッチコードを評価することができる。これは前記信号の中間コード化および／または中間変換が行われる必要がないとの利点を有している。ただし、前記磁場センサによって生成された前記スイッチコードが評価前に前記評価装置によってディジタル信号に変換されることも本発明の範囲に含まれる。このために、たとえば、Ａ／Ｄ変換器および／または適切な抵抗／電圧コード化方式を使用することができる。

冒頭に述べた課題はさらに、本発明によるスイッチならびに本発明による評価装置を含んでなるスイッチ装置によって解決される。

本発明のその他の詳細ならびに有利な態様は、図面によって示した本発明の実施例を詳細に説明、解説する下記記載から看取されよう。

図１〜４に示したスイッチ１０は、図中不図示の作動手段と連結可能な、スライド方向１２に沿ってスライド式に支持されたスライダ１４を含んでいる。この場合、スライダ１４は所定のスイッチングポジションＳＴにもたらされることができる。スライダ１４をスイッチングポジションに嵌脱式に相補的に係止保持するため、図中不図示の係止手段が設けられている。スライダ１４を図中不図示の作動手段と連結するため、スライダは図２から明白に看取される連結ピン１６を有している。

この場合、スライダ１４はホルダ１８にスライド式に支持されて配置されている。

図１から明白なように、ホルダには３個のスイッチ片２０．１、２０．２、２０．３がそれぞれ旋回軸２２を中心にして少なくとも限定的に旋回し得るようにして配置されている。この場合、スイッチ片２０はスライダ１４のスライド方向１２の中立中央ポジションで可動する。

スイッチ片２０はそれぞれ当該旋回軸とは相反する側に、それぞれＮ極エリアとＳ極エリアとを有する永久磁石２４を有している。その際、Ｎ極エリアとＳ極エリアとはそれぞれスライド方向１２に対して横向きに並列配置されている。永久磁石２４は有利にはプラスチックで形成されたスイッチ片２０に一体に組み込まれている。

スイッチ１０はさらに３個の磁場センサ２６．１、２６．２および２６．３を含み、その際、磁場センサ２６．１はスイッチ片２０．１の永久磁石２４．１に対応させられ、磁場センサ２６．２はスイッチ片２０．２の永久磁石２４．２に、磁場センサ２６．３はスイッチ片２０．３の永久磁石２４．３にそれぞれ対応させられている。磁場センサ２６は図３および４に示した下側から眺めた図において特に明瞭にみとめられる。この場合、これら３個の磁場センサ２６は、同じくホルダ１６に固定されていてよい図中不図示の回路板上に配置されていてよい。

スライダ１４をそれぞれのスイッチングポジションにスライドさせると、それぞれの磁場センサ２６の検出領域において、永久磁石２４．１、２４．２および２４．３のＳ極とＮ極とがそれぞれ変化するため、３個の磁場センサ２６．１、２６．２および２６．３の出力信号は変化する。個々のスイッチングポジションにおける磁場センサの３個の出力信号は評価装置によって一義的に決定可能な二進スイッチコードを形成する。

スライダ１４と３個のスイッチ片２０との運動連結のため、スライダ１４はスイッチ片２０に対向する面に３本の溝状に形成されたスライドパターンガイド２８．１、２８．２および２８．３を有している。スイッチ１０が組み立てられた状態において、スライドパターンガイド２８の各々には当該スイッチ片２０に設けられたガイドピン３０が係合している。スライダ１４がスライド方向１２にスライドされると、スイッチ片２０は当該スライドパターンガイド２８のパターンに応じて連動し、Ｎ極エリアまたはＳ極エリアのいずれかが当該磁場センサ２６の検出領域に達する。そのため、スライドパターンガイド２８は互いに平行に延びる部分区間３２、３４を有しており、これらの部分区間はまたスライド方向１２と平行に延びている。それぞれの当該ガイドピン３０が前記スライドパターンガイドの部分区間３２に位置していれば、当該永久磁石の一方の極エリアが当該磁場センサの検出領域内にあり、これに対して、ガイドピン３０がスライドパターンガイド２８の前記部分区間と平行な他方の部分区間３４に位置していれば、それぞれ他方の極エリアがそれぞれの当該磁場センサ２６の検出領域内にある。個々の部分区間３２、３４の間にはスライド方向に対して斜めに延びる移行区間３６が設けられていてよい。

永久磁石２４の極エリアはスライドパターンガイド２８のパターンと相関して配置されており、好ましくは、スライダが任意の１つのスイッチングポジションから隣接する１つのスイッチングポジションへスライドされると磁場センサ２６によって形成されるスイッチコードは１つの出力信号だけ変化する。

スライドパターンガイド２８は両側自由端にスライド方向に対して横方向に広がる拡開部３７を有している。この種の拡開部を設けることにより、スライダ１４をホルダ１８に差し込む際に、ガイドピン３０が必然的にスライドパターンガイド２８に係合することが保証される。

図１〜４に示したスイッチ１０は、３個の磁場センサが設けられて、一連のスライドパターンガイド２８が対応して形成されていれば、ＳＴ１〜ＳＴ８の最大８個のスイッチングポジションを設けることが可能であり、その場合に考えられる磁場センサ２６．１、２６．２および２６．３の当該出力信号は図５に示した表に表されている。考えられるのは、スイッチングポジションＳＴ１において３個の磁場センサ２６．１、２６．２および２６．３の検出領域にそれぞれ永久磁石２４．１、２４．２および２４．３のＮ極エリアが存在していることである。この場合には、磁場センサの個々の出力信号は値０を有し、したがって、当該二進スイッチコードは０００である。スライダ１４がスライド方向１２において第２のスイッチングポジションＳＴ２にスライドさせられると、二進スイッチコードは磁場センサ２６．３において１ビットだけ変化するように構成されている。この場合には、スイッチ片２０．３の旋回によって、Ｓ極エリアが磁場センサ２６．３の検出領域に達する。その限りで、スイッチングポジションＳＴ２では二進スイッチコード００１が生ずる。スイッチングポジションＳＴ３では、スライドパターンガイド２８．２が相応して形成されていることにより、磁場センサ２６．２の検出領域における極エリアが変化する。この場合のスイッチコードは０１１である。さらにＳＴ４〜ＳＴ８までのその他のスイッチングポジションにおいて考えられ得るその他のスイッチコードは図５に示した表から看取されよう。さらに、図５に示した表から、スイッチ１０が相応して形成されていることにより、スライダ１４が任意のスイッチングポジションから隣接するスイッチングポジションへさらにスライドさせられると、スイッチコードは常に１磁場センサ２６の１出力信号だけ、あるいは１ビットだけ変化することが看取される。３個の磁場センサ２６が設けられていれば、ＳＴ１〜ＳＴ８までの、総計で最大８個のスイッチングポジションを一義的に識別することができる。

スイッチ１０によって生成されたスイッチコードの評価には図６に示したように評価装置３８が使用され、前記評価装置はスイッチコードからその都度のスイッチングポジションを決定し、相応したスイッチ動作を開始する。この場合、評価装置はスイッチコードの配列の妥当性チェックを行うことができる。このためには、スイッチコードの配列が評価装置３８に格納されているのが有利である。まさに、図５に表されているように、２個の隣接したスイッチングポジションのスイッチコードが１ビットだけ相違している場合には、スイッチ動作の当該チェックを容易な方法で行うことができる。その際、磁場センサ２６によって生成されたスイッチ信号は直接評価装置３８に供給されるかまたは適切な変換器によってディジタル信号に変換されることができる。この場合、スイッチ１０と当該評価装置３８とはスイッチ装置４０の不可欠な要素である。ここで、評価装置３８はたとえば磁場センサが配置されている回路板上に配置されているかまたはそれから離間して配置されていてよい。

本発明によるスイッチを、スライダを除いて示す図である。 スライダを付した、図１のスイッチを示す図である。 ホルダを除き、図２のスイッチをスイッチ片および磁場センサと共に示す図である。 図２のスイッチを下側から眺めた図である。 異なったスイッチングポジションにおけるスイッチ片の二進スイッチコードを付した表である。 スイッチおよび評価装置を有した本発明によるスイッチ装置を概略的に示す図である。

Claims (15)

1. 作動手段と連結可能な、スライド方向（１２）に沿ってスライド可能に支持されて、所定のスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）にもたらされることのできるスライダ（１４）と、前記スライダ（１４）に対して定置固定配置されて、それぞれ１個の永久磁石（２４）に対応させられた少なくとも２個の磁場センサ（２６）とを有する車両スイッチであって、
   前記スライダ（１４）はスイッチ片（２０）を介してそれぞれ少なくとも１個のＳ極エリアおよび／またはＮ極エリアを有する少なくとも２個の永久磁石（２４）と少なくとも限定的に運動連結され、
   前記スライダ（１４）のスイッチングポジションに応じた前記磁場センサの出力信号は、前記それぞれの磁場センサ（２６）の検出領域に前記それぞれの永久磁石（２４）のＳ極エリアが位置しているかそれともＮ極エリアが位置しているかに依存すると共に、
   前記それぞれのスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）における前記磁場センサの出力信号は一義的に決定可能な二進スイッチコードを形成するように構成され、
   前記スイッチ片（２０）は前記スライダの２つの終端位置の間で前記スライダ（１４）の前記スライド方向（１２）に対して少なくともほぼ直角方向に可動配置されていることを特徴とする車両スイッチ。
2. 請求項1において、
   前記スライダ（１４）の前記各々のスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）において前記磁場センサ（２６）の検出領域には前記それぞれの磁場センサ（２６）に対応した前記永久磁石（２４）のＮ極エリアまたはＳ極エリアのいずれかが存在していることを特徴とする車両スイッチ。
3. 請求項１または２において、
   前記車両スイッチはホルダ（１８）を含んでなり、前記ホルダは前記スライダ（１４）を直線状に延びるスライド方向（１２）に沿ってスライド可能にガイドしおよび／または前記ホルダに前記スイッチ片（２０）が可動配置されて、前記スイッチ片は前記磁場センサ（２６）に対する自らの相対位置を前記スライダ（２４）の前記スイッチングポジションに応じて変化させることを特徴とする車両スイッチ。
4. 作動手段と連結可能な、スライド方向（１２）に沿ってスライド可能に支持されて、所定のスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）にもたらされることのできるスライダ（１４）と、前記スライダ（１４）に対して定置固定配置されて、それぞれ１個の永久磁石（２４）に対応させられた少なくとも２個の磁場センサ（２６）とを有する車両スイッチであって、
   前記スライダ（１４）はスイッチ片（２０）を介してそれぞれ少なくとも１個のＳ極エリアおよび／またはＮ極エリアを有する少なくとも２個の永久磁石（２４）と少なくとも限定的に運動連結され、
   前記スライダ（１４）のスイッチングポジションに応じた前記磁場センサの出力信号は、前記それぞれの磁場センサ（２６）の検出領域に前記それぞれの永久磁石（２４）のＳ極エリアが位置しているかそれともＮ極エリアが位置しているかに依存すると共に、
   前記それぞれのスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）における前記磁場センサの出力信号は一義的に決定可能な二進スイッチコードを形成するように構成され、
   前記スイッチ片（２０）は前記スライダ（１４）との運動連結のためにそれぞれ１個のガイドピン（３０）を有し、前記スライダ（１４）は各々のガイドピン（３０）のために、それぞれのガイドピン（３０）をガイドするスライドパターンガイド（２８）を有していることを特徴とする車両スイッチ。
5. 請求項４において、
   前記スライドパターンガイド（２８）は互いに平行におよび前記スライド方向と平行に延びる部分区間（３２，３４）を有していることを特徴とする車両スイッチ。
6. 請求項４または５において、
   前記スライドパターンガイド（２８）は少なくとも一方の開放端領域に、前記スライド方向に対して直角方向に広がって、前記ガイドピン（３０）の導入を容易にする拡開部（３７）を有していることを特徴とする車両スイッチ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、
   前記永久磁石（２４）のＳ極およびＮ極エリアが、前記スライダ（１４）が任意のスイッチングポジションから隣接するスイッチングポジションへスライドさせられると前記スイッチコードが１磁場センサの１出力信号だけ変化するように配置されていることを特徴とする車両スイッチ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、
   前記スライダ（１４）を前記それぞれのスイッチングポジションに保持する係止手段が設けられていることを特徴とする車両スイッチ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、
   前記車両スイッチは２個の磁場センサと最大４個のスイッチングポジションまたは３個の磁場センサ（２６．１、２６．２、２６．３）と最大８個のスイッチングポジション（ＳＴ１〜ＳＴ８）を有していることを特徴とする車両スイッチ。
10. 請求項１〜８のいずれか一項において、
    前記スイッチ片（２０）はプラスチック製であり、前記永久磁石（２４）は前記スイッチ片（２０）に一体に組み込まれているかまたは前記スイッチ片に固定されていることを特徴とする車両スイッチ。
11. 請求項１〜９のいずれか一項において、
    前記磁場センサ（２６）は回路板上に配置されたホールＩＣとして形成されていることを特徴とする車両スイッチ。
12. 前記それぞれのスイッチコードから当該スイッチングポジションを決定し、相応したスイッチ動作を開始する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車両スイッチ用の評価装置（３８）。
13. 請求項１２において、
    前記評価装置は前記磁場センサ（２６）によって直接に生成された前記スイッチコードを評価することを特徴とする評価装置（３８）。
14. 請求項１２または１３において、
    前記磁場センサ（２６）によって生成された前記スイッチコードは評価前に前記評価装置によってディジタル信号に変換されることを特徴とする評価装置（３８）。
15. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車両スイッチと、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の評価装置（３８）とを含んでなるスイッチ装置（４０）。

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