JP5547544B2

JP5547544B2 - スイッチ装置

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Publication number: JP5547544B2
Application number: JP2010104942A
Authority: JP
Inventors: 智也江口; 友樹成田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: JP2011233456A

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来、ブレーキペダルの踏み込み動作の異なるタイミングで複数の回路のオン状態とオフ状態を切り替えるスイッチ装置がある（例えば、特許文献１参照）。このスイッチ装置のうちストップランプのオン状態とオフ状態を切り替えるために使用される第１のスイッチ回路は、固定端子と、固定端子に対して移動可能な可動端子と、可動端子に設置されて固定端子に対して摺動接触及び非接触が可能な第１の接触片及び第２の接触片とから構成され、第１の接触片と第２の接触片が一体に成形されて、第２の接触片は第１の接触片よりも長さが短く、第２の接触片の接触圧が第１の接触片よりも低く設定されている。また、クルーズコントロールユニットのオン状態とオフ状態を切り替えるために使用される第２のスイッチ回路は、固定端子と可動端子とを有し、可動端子に設置される第３の接触片が、踏み込み動作に伴い摺動するとき、第２の接触片が接触した後で第１の接触片が接触する前に接触するよう設定されている。

このスイッチ装置によれば、ブレーキペダルの踏み込み動作に伴う第１〜第３の接触片の摺動において、接触のタイミングが異なるように設定され、ストップランプ及びクルーズコントロールユニットのオン状態とオフ状態の切り替えをそれぞれ異なるタイミングで行われる。このため、第１及び第２のスイッチ回路のオン状態又はオフ状態の組み合わせを監視することで、接触片の導通不良等の異常を検出することができ、かつ第１〜第３の接触片の長さに関する公差を許容することができる。

特開２００９−２３０８９４号公報

しかし、特許文献１に示すスイッチ装置は、第１〜第３の接触片は摺動により接触するため、磨耗により導通不良を生じることがあった。また、第１〜第３の接触片の長さに関する公差を許容するために接触のタイミングを異なるものとしており、接触片の数、つまりスイッチ回路の数に応じてスイッチ切り替えに要するブレーキペダルの踏み込みの幅（操作幅）が増加することがあった。

従って、本発明の目的は、導通不良を抑制しつつ、スイッチ回路の増加によるスイッチ切り替えに要する操作幅の増加を抑制することができるスイッチ装置を提供する。

本発明の一態様は、ブレーキペダルの踏み込み幅を非接触で検出し、前記ブレーキペダルの踏み込み幅に応じて信号を出力するセンサと、前記センサの出力する信号を予め定めた値と比較し、比較結果を第１の出力として出力する比較器と、前記第１の出力を反転して第２の出力として出力する反転回路とを有するスイッチ装置を提供する。

また、上記スイッチ装置は、前記比較器の出力する前記第１の出力と、前記反転回路の出力する前記第２の出力との組み合わせを監視し、前記センサ、前記比較器及び前記反転回路の少なくとも１つの異常を検出する異常検出回路をさらに有してもよい。

本発明によれば、導通不良を抑制しつつ、スイッチ回路の増加によるスイッチ切り替えに要する操作幅の増加を抑制することができるスイッチ装置を提供することができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両を示す概略図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るブレーキ装置を示す概略図である。図３は、本発明の実施の形態に係るブレーキ装置の接続を示すブロック図である。図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係るブレーキランプスイッチの出力特性を示すグラフ図である。図４（ｂ）は、従来のブレーキランプスイッチの出力特性を示すグラフ図である。

（車両の構成）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両を示す概略図である。図１（ａ）は、車両の側面図であり、図１（ｂ）は、車両内部の概略図である。

この車両１は、運転者の操作によって車両１を減速させるブレーキ装置１０と、ブレーキ装置１０の出力に基づいて点灯（オン）するブレーキランプ１０ａと、ブレーキ装置１０の出力に基づいて車両１を減速させる油圧ブレーキ１０ｂと、車両１の内部に設けられ、速度計や回転計等の計器が備えられたパネル１１と、運転者の操作によって車両１の速度の調整ができるアクセルペダル１２と、車両１の走行・停車・後退等の切り替え操作ができるシフトレバー１３と、アクセルペダル１２によって一旦調整された車両１の速度をアクセルペダル１２の操作がなされない状態で運転者の操作により維持することができるクルーズコントロールレバー１４を有している。なお、運転者によってクルーズコントロールレバー１４が操作され、車両１の速度が維持された状態においてブレーキ装置１０が操作されると、車両１が減速され、速度の維持状態は解除（オフ）される。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るブレーキ装置１０を示す概略図である。図２（ａ）は、側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の拡大図である。

ブレーキ装置１０は、カウンタ磁石２６Ｄを備えるブレーキペダル２０と、ブレーキペダル２０に設けられたペダルパッド２１と、車両１のパネル１１の側面に設けられ、ブレーキペダル２０を図２（ａ）に示す矢印Ａの方向に回動可能に支持するペダルブラケット２２と、ブレーキペダル２０をペダルブラケット２２に取り付けるボルト２３と、油圧ブレーキ１０ｂを制動させる油圧シリンダ２４と、ブレーキペダル２０に弾性力を与えて動作後に初期位置に戻すリターンスプリング２５と、ペダルブラケット２２の取付け部２２ａに設けられてカウンタ磁石２６Ｄとの距離に基づいた電圧を出力するブレーキランプスイッチ２６とを有する。

油圧シリンダ２４は、ブレーキペダル２０の動作に従い油圧ブレーキ１０ｂを制動させるシリンダ２４ａと、シリンダ２４ａ内の図示しないピストンに接続されるピストンロッド２４ｂと、ピストンロッド２４ｂとブレーキペダル２０を接続するジョイント２４ｄと、ブレーキペダル２０とジョイント２４ｄとを接続するピストンピン２４ｃとを有する。

ブレーキランプスイッチ２６は、カウンタ磁石２６Ｄとの距離ｌに基づいて信号を出力するセンサ部２６Ａと、センサ部２６Ａの出力する信号をハーネスを介して後述するＥＣＵ１００へ伝達するコネクタ部２６Ｂとを有する。センサ部２６Ａは、例えば、ＭＲ（Magneto Resistance）素子等を用いて構成され、カウンタ磁石２６Ｄによる外部磁界に感応する。

（ブレーキランプスイッチの回路構成）
図３は、本発明の実施の形態に係るブレーキ装置１０の接続を示すブロック図である。

ブレーキランプスイッチ２６は、車両１内の各部を制御するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０にコネクタ部２６Ｂ、比較器としてのコンパレータ２６Ｅ及び反転回路としてのＮＯＴ回路２６Ｆ等を介して接続される。ここで、ブレーキランプスイッチ２６の出力のうち、コンパレータ２６ＥからＥＣＵ３０に直接出力される信号を出力１、ＮＯＴ回路２６Ｆを介して出力される信号を出力２とする。

コンパレータ２６Ｅは、センサ部２６Ａの出力の差が予め定めた閾値より小さい場合にＬ（Ｌｏｗ、例えば、０Ｖ）信号を、予め定めた値より大きい場合にＨ（Ｈｉｇｈ、例えば、＋５Ｖ）信号を出力１として出力する。

ＮＯＴ回路２６Ｆは、コンパレータ２６ＥからＬ信号又はＨ信号が入力されると、それぞれＨ信号又はＬ信号へと反転して出力２として出力する。

ＥＣＵ３０は、ブレーキランプ１０ａに接続されて点灯状態を制御するブレーキランプ制御部３１、図示しないクルーズコントロールユニットに接続されて車両１の速度の維持又は維持の解除を制御するクルーズ機能制御部３２、ブレーキランプスイッチ２６の異常を検出する異常検出部３３等を有する。

ブレーキランプ制御部３１は、出力１を監視し、出力１がＨ信号であるとき、ブレーキ装置１０にブレーキ操作が行われたと判断し、ブレーキランプ１０ａを点灯（オン）させるための制御を行う。また、出力１がＬ信号であるとき、ブレーキ操作が行われていないと判断し、ブレーキランプ１０ａを点灯させない（オフ）。

クルーズ機能制御部３２は、出力２を監視し、出力１がＬ信号であるとき、ブレーキ装置１０にブレーキ操作が行われていないと判断し、アクセルペダル１２及びクルーズコントロールレバー１４が出力する信号に応じてクルーズコントロールユニットに車両１の速度を維持させる（オフ）。また、出力２がＨ信号であるとき、ブレーキ装置１０にブレーキ操作が行われたと判断し、クルーズコントロールユニットに車両１の速度の維持を解除させるための制御を行う（オン）。

（動作）
まず、運転者は、アクセルペダル１２やハンドル等を操作して車両１を走行させる。例えば、高速道路等で車両１を走行させる際、アクセルペダル１２を踏み続けずに一定速度で走行させるために、運転者は、クルーズコントロールレバー１４を操作する。

クルーズコントロールレバー１４が操作されると、クルーズコントロールレバー１４からＥＣＵ３０のクルーズコントロールユニットへと操作信号が出力される。クルーズコントロールユニットは、操作信号を受信し、アクセルペダル１２によって調整された速度を維持して車両１を走行させるようインジェクションコントローラ等を制御する。

次に、運転者は、車両１を減速させるべくブレーキ装置１０を操作する。ブレーキランプスイッチ２６は、センサ部２６Ａとカウンタ磁石２６Ｄとの距離ｌに応じて出力１及び出力２からＬ信号又はＨ信号を出力する。

図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係るブレーキランプスイッチ２６の出力１及び出力２の特性を示すグラフ図である。図４（ｂ）は、従来のブレーキランプスイッチの出力１及び出力２の特性を示すグラフ図である。

図４（ａ）に示すように、センサ部２６Ａとカウンタ磁石２６Ｄとの距離がｌ＝ｌ_２の位置においてセンサ部２６Ａから出力される信号の値をコンパレータ２６Ｅの閾値として予め定める場合、出力１はｌ＝ｌ_２においてＬ信号からＨ信号へと切り替わり、出力２は、Ｈ信号からＬ信号へと切り替わる。なお、ｌ_１〜ｌ_３は、ブレーキ装置１０の各部品の公差を考慮した場合の出力１及び出力２のスイッチ切替範囲である。なお、スイッチ切替範囲は、操作幅、つまりブレーキペダル２０の振幅に比例する。

従来のブレーキランプスイッチは、図４（ｂ）に示すように、従来のブレーキランプスイッチにおいて本発明のセンサ部２６Ａとカウンタ磁石２６Ｄとの距離に該当する距離がｌ＝ｌ_１’〜ｌ_２の間の位置において出力１に該当する信号が切り替わり、ｌ＝ｌ_２〜ｌ_３’の間の位置において出力２に該当する信号が切り替わる。なお、ｌ_１’〜ｌ_２及びｌ_２〜ｌ_３’は、従来のブレーキ装置の各部品の公差を考慮した場合の出力１及び出力２のスイッチ切替範囲である。また、ｌ_１〜ｌ_３、ｌ_１’〜ｌ_２、ｌ_２〜ｌ_３’は、それぞれ同程度の長さであるとする。

次に、ブレーキランプ制御部３１は、出力１がＬ信号からＨ信号に変化すると、ブレーキランプ１０ａを点灯させる。

また、クルーズ機能制御部３２は、出力２がＨ信号からＬ信号に変化すると、クルーズコントロールユニットによって速度が維持されていた状態を解除して、車両１を減速させるようクルーズコントロールユニットを制御する。

また、ブレーキランプ制御部３１及びクルーズ機能制御部３２の動作とともに、油圧シリンダ２４は、オイルの満たされたホースを介して接続された油圧ブレーキ１０ｂに、油圧シリンダ２４に加えられた力に比例した力を加え、車両１を制動する。

なお、異常検出部３３は、出力１及び出力２を常に監視しており、出力１及び出力２の組み合わせとして、双方ともＬ信号である場合又は双方ともＨ信号である場合についてブレーキランプスイッチ２６の異常を検出する。

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、単一のセンサ部２６Ａの出力を複数の出力に対応させたため、スイッチ回路の増加に伴うスイッチ切り替えに要する操作幅の増加を抑制することができる。つまり、限られたブレーキペダル２０の踏み込み幅により多くのスイッチを配することができる。

また、カウンタ磁石２６Ｄの外部磁界に感応するセンサ部２６Ａを用いて非接触でブレーキランプスイッチ２６を構成したため、電極の機械的な接触等を必要とせず、導通不良等の故障を抑制することができる。

また、従来、出力１と出力２の組み合わせとしてＬ信号とＬ信号の組み合わせのみ異常として検出していたのに対し、出力１と出力２の切り替えを同タイミングで行うよう構成したため、異常検出回路３３によってＬ信号とＬ信号の組み合わせに加えて、Ｈ信号とＨ信号の組み合わせを異常として検出することができる。

なお、ブレーキランプスイッチに複数のセンサ部を設けて３以上の信号を出力するよう構成してもよい。また、ＮＯＴ回路２６Ｆに換えて、他の論理回路を用いる構成としてもよい。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。

１…車両、１０…ブレーキ装置、１０ａ…ブレーキランプ、１０ｂ…油圧ブレーキ、１１…パネル、１２…アクセルペダル、１３…シフトレバー、１４…クルーズコントロールレバー、２０…ブレーキペダル、２１…ペダルパッド、２２…ペダルブラケット、２２ａ…取付部、２３…ボルト、２４…油圧シリンダ、２４ａ…シリンダ、２４ｂ…ピストンロッド、２４ｃ…ピストンピン、２４ｄ…ジョイント、２５…リターンスプリング、２６…ブレーキランプスイッチ、２６Ａ…センサ部、２６Ｂ…コネクタ部、２６Ｄ…カウンタ磁石、２６Ｅ…コンパレータ、２６Ｆ…ＮＯＴ回路、３１…ブレーキランプ制御部、３２…クルーズ機能制御部、３３…異常検出部

Claims

ブレーキペダルの踏み込み幅を非接触で検出し、前記ブレーキペダルの踏み込み幅に応じて信号を出力するセンサと、
前記センサの出力する信号を予め定めた値と比較し、比較結果を第１の出力として出力する比較器と、
前記第１の出力を反転して第２の出力として出力する反転回路とを有するスイッチ装置。
前記比較器の出力する前記第１の出力と、前記反転回路の出力する前記第２の出力との組み合わせを監視し、前記センサ、前記比較器及び前記反転回路の少なくとも１つの異常を検出する異常検出回路をさらに有する請求項１に記載のスイッチ装置。