JP5873698B2 - Non-contact switch - Google Patents

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本発明は、磁性体から成る被検出物の位置をバイアス磁界の変化によって検出する非接触スイッチに関するものである。   The present invention relates to a non-contact switch that detects the position of an object to be detected made of a magnetic material by changing a bias magnetic field.

例えば、自動車のトランスミッションのニュートラル位置とバック位置を検出するための位置検出スイッチとして有接点の機械式スイッチが知られているが、この機械式スイッチでは操作感が重くなり、耐久回数に制限がある等の問題がある。   For example, a contact point mechanical switch is known as a position detection switch for detecting a neutral position and a back position of an automobile transmission. However, this mechanical switch has a heavy operation feeling and has a limited number of times of durability. There are problems such as.

そこで、磁性体から成る被検出物の位置をバイアス磁界の変化によって検出する無接点の非接触スイッチを用いることが考えられる。尚、特許文献1には、ホール効果を応用して回転体の回転を非接触で検出する回転検出装置が開示されている。   Therefore, it is conceivable to use a non-contact non-contact switch that detects the position of an object to be detected made of a magnetic material by changing a bias magnetic field. Patent Document 1 discloses a rotation detection device that detects the rotation of a rotating body in a non-contact manner by applying the Hall effect.

非接触スイッチによる被検出物の検出方法として、固定したバイアス磁石が発生するバイアス磁界内に、ホール電圧を検出するホール素子や抵抗変化を検出する磁気抵抗素子等の半導体磁気素子を配置し、磁性体である被検出物の接近によってバイアス磁界に生じた変化を半導体磁気素子によって検出する方法がある。その一例として背面バイアス磁石方式による検出方法を図12に示す。   As a method of detecting an object to be detected by a non-contact switch, a semiconductor magnetic element such as a Hall element that detects a Hall voltage or a magnetoresistive element that detects a change in resistance is arranged in a bias magnetic field generated by a fixed bias magnet. There is a method in which a change produced in a bias magnetic field due to the approach of an object to be detected is detected by a semiconductor magnetic element. As an example, FIG. 12 shows a detection method using a back bias magnet system.

即ち、図12は非接触スイッチの背面バイアス磁石方式による検出方法を説明する図であり、半導体磁気素子であるホール素子103には、その背面に取り付けられたバイアス磁石104によって磁気バイアスが印加されている。そして、磁性体である被検出物112が実線位置から矢印方向に鎖線位置まで移動してホール素子103に接近することによる磁束密度の変化がホール素子103によって検出され、検出された磁束密度が設定された閾値を超える(又は下回る)と非接触スイッチがOFFからON(又はONからOFF)に切り替わる。   That is, FIG. 12 is a diagram for explaining a detection method by a back bias magnet method of a non-contact switch. A magnetic bias is applied to the Hall element 103 which is a semiconductor magnetic element by a bias magnet 104 attached to the back surface thereof. Yes. Then, a change in magnetic flux density caused by the detected object 112, which is a magnetic body, moving from the solid line position to the chain line position in the direction of the arrow and approaching the Hall element 103 is detected by the Hall element 103, and the detected magnetic flux density is set. When the threshold value exceeds (or falls below), the non-contact switch is switched from OFF to ON (or from ON to OFF).

特開平6−082465号公報JP-A-6-082465

しかしながら、検出方法として図12に示すような背面バイアス磁石方式を採用する場合、ホール素子103の背面にバイアス磁石104を設定するため、被検出物112が図12に実線にて示すようにホール素子103の近くに無い場合でも該ホール素子103に掛かる磁束密度が比較的高くなってしまう。   However, when the back bias magnet system as shown in FIG. 12 is adopted as the detection method, the bias magnet 104 is set on the back surface of the Hall element 103, so that the object 112 to be detected is shown as a solid line in FIG. Even if it is not near 103, the magnetic flux density applied to the Hall element 103 becomes relatively high.

又、被検出物112が図12に鎖線にて示すようにホール素子103に接近した場合でも,ホール素子103の厚さ距離分bだけバイアス磁石104と被検出物112が離れた位置を保つ必要があるため、被検出物112に掛かる磁束密度が小さくなり、この結果、ホール素子103に掛かる磁束密度も比較的小さくなってしまう。   Further, even when the detected object 112 approaches the Hall element 103 as indicated by a chain line in FIG. 12, it is necessary to keep the bias magnet 104 and the detected object 112 away from each other by the thickness distance b of the Hall element 103. Therefore, the magnetic flux density applied to the detected object 112 is reduced, and as a result, the magnetic flux density applied to the Hall element 103 is also relatively reduced.

以上のことから、被検出物112がホール素子103に近づいたときと離れたときにホール素子103に掛かる磁束密度の変化が小さく、ホール素子103とバイアス磁石104の位置のバラツキ、温度ドリフト、ホール素子103とバイアス磁石104及び被検出物112相互の距離のバラツキを考えると、当該非接触スイッチのスイッチングのための磁束密度の閾値を設定することが難しくなる。   From the above, the change in the magnetic flux density applied to the Hall element 103 when the detection object 112 approaches or separates from the Hall element 103 is small, and the position variation between the Hall element 103 and the bias magnet 104, temperature drift, Hall Considering variations in the distance between the element 103, the bias magnet 104, and the detected object 112, it is difficult to set a magnetic flux density threshold for switching the non-contact switch.

上記問題を解決するためには、図13に示すようにバイアス磁石104の端面に凹部104aを形成し、この凹部104aにホール素子103を収納する構成が考えられるが、ホール素子103を固定する部位にスペースが無くなってしまい、ホール素子103のレイアウトが難しくなるという問題が発生する。   In order to solve the above problem, a configuration is possible in which a recess 104a is formed on the end face of the bias magnet 104 and the hall element 103 is accommodated in the recess 104a as shown in FIG. As a result, there is a problem that the layout of the Hall element 103 becomes difficult.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、スイッチングのための閾値の設定が容易な非接触スイッチを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a non-contact switch in which a threshold for switching can be easily set.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、該バイアス磁石が発生するバイアス磁界内に配置されて磁性体から成る被検出物の接近に伴うバイアス磁界の変化を検出する半導体磁気素子と、前記バイアス磁石を保持する保持部材を備えて前記被検出物の位置を検出する非接触スイッチにおいて、前記保持部材に、前記半導体磁気素子を前記バイアス磁石と離間するように保持する素子取付部を形成し、前記バイアス磁石の前記半導体素子と対向する前面に凹部を形成し、該凹部内に前記保持部材の素子取付部を配設し、前記バイアス磁石の前記凹部の内壁面をテーパ面として、磁束密度が同強度のエリアが前記バイアス磁石の前面に対して平行に分布するよう構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a bias magnet that generates a bias magnetic field and a bias magnetic field that accompanies the approach of an object to be detected that is disposed in the bias magnetic field generated by the bias magnet and is made of a magnetic material. In a non-contact switch that includes a semiconductor magnetic element that detects a change in the position and a holding member that holds the bias magnet and detects the position of the object to be detected, the semiconductor magnetic element is separated from the bias magnet in the holding member. Forming an element mounting portion to hold , forming a concave portion on the front surface of the bias magnet facing the semiconductor element, disposing the element mounting portion of the holding member in the concave portion, and The inner wall surface of the recess is a tapered surface, and an area having the same magnetic flux density is distributed in parallel to the front surface of the bias magnet .

請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、前記保持部材に、前記半導体磁気素子が電気的に接続される基板を保持する基板取付部と、前記基板が発する電気信号を外部機器に出力するターミナルを有するターミナルベースを係止するための係止部を形成したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the holding member holds a substrate to which the semiconductor magnetic element is electrically connected, and an electric signal generated by the substrate is externally connected to the holding member. A locking portion for locking a terminal base having a terminal that outputs to the terminal is formed.

請求項記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記バイアス磁石を複数に分割してこれらの間に磁性体を挟み込んだことを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the bias magnet is divided into a plurality of parts and a magnetic material is sandwiched between them.

請求項記載の発明は、請求項1〜の何れかに記載の発明において、前記半導体磁気素子をホール素子としたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the semiconductor magnetic element is a Hall element.

請求項1記載の発明によれば、保持部材の素子取付部によって半導体磁気素子がバイアス磁石と離間するよう保持して両者の間に一定の距離を確保するようにしたため、被検出物が接近していない状態で半導体磁気素子に印加されるバイアス磁界の磁束密度を低減させることができる。このため、被検出物が離れたときと接近したときに半導体磁気素子に印加される磁束密度の差が顕著となり、当該非接触スイッチのスイッチングのための磁束密度の閾値を容易に設定することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the semiconductor magnetic element is held away from the bias magnet by the element mounting portion of the holding member so as to ensure a certain distance between them, the detected object approaches. In this state, the magnetic flux density of the bias magnetic field applied to the semiconductor magnetic element can be reduced. For this reason, the difference in the magnetic flux density applied to the semiconductor magnetic element when the object to be detected is separated and approached becomes significant, and the threshold value of the magnetic flux density for switching the non-contact switch can be easily set. it can.

又、バイアス磁石の半導体磁気素子と対向する前面に形成された凹部の内壁面をテーパ面としたため、磁束密度が同強度のエリアがバイアス磁石の前面に対して平行に分布する。このため、バイアス磁石に対する半導体磁気素子の位置がラジアル方向(非接触スイッチの長手軸方向をZ軸とするとXY軸方向)に多少ばらついても磁界成分に大きな変化がなく、半導体磁気素子に高い取付精度が求められないために該半導体磁気素子の組付性が高められる。
Further, since the inner wall surface of the recess formed on the front surface of the bias magnet facing the semiconductor magnetic element is a tapered surface, an area having the same magnetic flux density is distributed in parallel to the front surface of the bias magnet. For this reason, even if the position of the semiconductor magnetic element with respect to the bias magnet varies slightly in the radial direction (XY axis direction when the longitudinal axis direction of the non-contact switch is the Z axis), the magnetic field component does not change greatly, and the semiconductor magnetic element is highly mounted. Since accuracy is not required, the assembling property of the semiconductor magnetic element is improved.

更に、保持部材の素子取付部をバイアス磁石の凹部内に配設したため、従来と比較して、半導体磁気素子の厚さ距離分だけ被検出物をバイアス磁石に近づけることができる。このため、被検出物が接近した際に半導体磁気素子に印加される磁束密度をより大きくすることができ、被検出物が半導体磁気素子から離れている状態と接近した状態において半導体磁気素子に印加される磁束密度の差が顕著となり、スイッチングのための磁束密度の閾値の設定が容易となる。
Furthermore, the element attaching portion of the holding member for the disposed concave portion of the bias magnet, as compared with conventional, the thickness of the distance amount corresponding object to be detected in the semiconductor magnetic element can be made closer to the bias magnet. For this reason, the magnetic flux density applied to the semiconductor magnetic element when the object to be detected approaches can be increased, and applied to the semiconductor magnetic element when the object to be detected is close to the state away from the semiconductor magnetic element. The difference in the magnetic flux density to be made becomes remarkable, and the setting of the magnetic flux density threshold for switching becomes easy.

請求項記載の発明によれば、保持部材がバイアス磁石と半導体磁気素子及び基板の取付部を備えているため、バイアス磁石と半導体磁気素子及び基板を保持部材にサブ組みした状態で、保持部材の係止部にターミナルベースに係止させることによって当該非接触スイッチが組み立てられるため、非接触スイッチの組み立てが容易化するとともに、部品点集が削減される。
According to the second aspect of the present invention, since the holding member includes the mounting portion for the bias magnet, the semiconductor magnetic element, and the substrate, the holding member is in a state in which the bias magnet, the semiconductor magnetic element, and the substrate are sub-assembled with the holding member. Since the non-contact switch is assembled by engaging the terminal portion with the terminal base, the assembly of the non-contact switch is facilitated and the number of parts is reduced.

請求項記載の発明によれば、磁性体の半導体磁気素子と対向する前面に凹部を形成すれば、バイアス磁石に凹部を形成する必要がなく、バイアス磁石として例えば平板状の通常のものを使用することができるため、コストダウンを図ることができる。
According to the third aspect of the present invention, if the concave portion is formed on the front surface facing the magnetic semiconductor magnetic element, there is no need to form the concave portion in the bias magnet, and a normal plate magnet, for example, is used. Therefore, the cost can be reduced.

請求項記載の発明によれば、半導体磁気素子としてホール素子を使用するため、磁気抵抗素子(MR素子)を使用する場合と比較して、被検出物が正面から接近する場合であっても高い検出精度が維持され、又、磁気抵抗素子のように2つの素子を備える必要がないため、製造コストを低く抑えることができる。又、当該非接触スイッチを自動車の用途に適当した場合には途中で電源がOFFとなる状況が発生するが、電源が再びONされたときに被検出物が接近しているか否かを判定することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the Hall element is used as the semiconductor magnetic element, even when the object to be detected approaches from the front as compared with the case where the magnetoresistive element (MR element) is used. High detection accuracy is maintained, and since it is not necessary to provide two elements like a magnetoresistive element, manufacturing cost can be kept low. In addition, when the non-contact switch is suitable for automobile use, a situation occurs in which the power is turned off halfway. When the power is turned on again, it is determined whether or not an object to be detected is approaching. be able to.

本発明に係る非接触スイッチの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the non-contact switch which concerns on this invention. 本発明に係る非接触スイッチの平面図である。It is a top view of the non-contact switch concerning the present invention. 図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図3のB−B線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. 本発明に係る非接触スイッチの保持部材の平面図である。It is a top view of the holding member of the non-contact switch concerning the present invention. 図5のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 本発明に係る非接触スイッチの保持部材の底面図である。It is a bottom view of the holding member of the non-contact switch concerning the present invention. 本発明に係る非接触スイッチのバイアス磁石の平面図である。It is a top view of the bias magnet of the non-contact switch concerning the present invention. (a)〜(e)は本発明に係る非接触スイッチに使用されるバイアス磁石の種々の形態を示す平面図である。(A)-(e) is a top view which shows the various form of the bias magnet used for the non-contact switch which concerns on this invention. 本発明に係る非接触スイッチの検出原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the detection principle of the non-contact switch which concerns on this invention. 本発明に係る非接触スイッチの別形態を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows another form of the non-contact switch which concerns on this invention. 従来の非接触スイッチの検出原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the detection principle of the conventional non-contact switch. 従来の非接触スイッチの改良例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of improvement of the conventional non-contact switch.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基
づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係る非接触スイッチの分解斜視図、図2は同非接触スイッチの平面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図3のB−B線断面図、図5は保持部材の平面図、図6は図5のC−C線断面図、図7は同保持部材の底面図、図8はバイアス磁石の平面図である。   1 is an exploded perspective view of a non-contact switch according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the non-contact switch, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 5 is a plan view of the holding member, FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 5, FIG. 7 is a bottom view of the holding member, and FIG. 8 is a plan view of the bias magnet.

本発明に係る非接触スイッチ1は、図3及び図4に示すように、スイッチボディ2内に、半導体磁気素子であるホール素子3とその背面側に配されたバイアス磁石4及び基板5を保持する保持部材6を収容するとともに、ターミナルベース7の一部をスイッチボディ2の後端開口部から嵌め込んで固定することによって構成されている。尚、非接触スイッチ1においては、図2〜図4の左方を前方、右方を後方とする。   As shown in FIGS. 3 and 4, the non-contact switch 1 according to the present invention holds a hall element 3 as a semiconductor magnetic element, a bias magnet 4 and a substrate 5 arranged on the back side thereof in a switch body 2. The holding member 6 is accommodated, and a part of the terminal base 7 is fitted and fixed from the rear end opening of the switch body 2. In the non-contact switch 1, the left side in FIGS. 2 to 4 is the front and the right side is the rear.

上記スイッチボディ2は、亜鉛ダイキャスト等によって六角ナット状に一体成形されており、その内部には有底筒状の樹脂製のキャップ8がインサート成形等によって一体に装着されている。そして、スイッチボディ2の前端開口部はキャップ8によって閉塞されている。   The switch body 2 is integrally formed in a hexagonal nut shape by zinc die casting or the like, and a bottomed cylindrical resin cap 8 is integrally mounted therein by insert molding or the like. The front end opening of the switch body 2 is closed by a cap 8.

前記保持部材6は、保持部6Aと該保持部6Aから後方に向かって二股状に延びる左右一対のアーム部6Bとで構成されており、保持部6Aの前端部には多角柱状のブロック部6aが形成されており、このブロック部6aの前端面には矩形凹状の素子取付部6bが形成されている。   The holding member 6 includes a holding portion 6A and a pair of left and right arms 6B extending rearwardly from the holding portion 6A. A polygonal columnar block portion 6a is formed at the front end of the holding portion 6A. A rectangular concave element mounting portion 6b is formed on the front end surface of the block portion 6a.

又、保持部材6の保持部6Aには、下方と両側部が開口する磁石収容部6cが形成されており、図1に示すように、保持部6Aとアーム部6Bとを連結する円形の縦壁6dの下部には横方向に長い矩形の貫通孔6eが形成されている。そして、図6及び図7に示すように、保持部材6のブロック部6aの下面には左右一対の圧入ピン6fと係合爪6gが下方に向かって一体に突設されている。   In addition, the holding portion 6A of the holding member 6 is formed with a magnet accommodating portion 6c that opens downward and on both sides, and as shown in FIG. 1, a circular vertical connecting the holding portion 6A and the arm portion 6B. A rectangular through hole 6e that is long in the horizontal direction is formed in the lower portion of the wall 6d. As shown in FIGS. 6 and 7, a pair of left and right press-fit pins 6f and engaging claws 6g are integrally projected downward from the lower surface of the block portion 6a of the holding member 6.

更に、保持部材6の左右のアーム部6Bの内側面前端部には図5及び図7に示すように基板取付部6hが形成されており、両アーム部6Bの外側部には図7に示すように係止爪6iがそれぞれ形成されている。尚、後述のように左右の係止爪6iは、ターミナルベース7を係止するための係止部を構成している。   Further, as shown in FIGS. 5 and 7, a board mounting portion 6h is formed at the front end portions of the left and right arm portions 6B of the holding member 6, and the outer portions of both arm portions 6B are shown in FIG. Thus, the latching claws 6i are respectively formed. As will be described later, the left and right locking claws 6 i constitute a locking portion for locking the terminal base 7.

図1に示すように、前記ホール素子3からは3本のターミナル9が導出しているが、これらのターミナル9は、ホール素子3から下方に延びた後に後方に向かって直角に折り曲げられている。   As shown in FIG. 1, three terminals 9 are led out from the Hall element 3, and these terminals 9 extend downward from the Hall element 3 and then are bent at a right angle toward the rear. .

又、前記バイアス磁石4はバイアス磁界を発生する磁石であって、その前面には保持部材6のブロック部6aの外形形状に沿った凹部4Aが形成されている。ここで、図8に示すように、バイアス磁石4に形成された凹部4Aの相対向する内壁面の底面に近い部分はテーパ面4aとされている。尚、バイアス磁石4に形成される凹部4Aの形状には図9(a)〜(e)に示すようなものを採用することができる。即ち、図9(a)に示す矩形状の溝のコーナー部に円弧状曲面を形成したもの、図9(b)に示す長円形のもの、図9(c)に示す半円状のもの、図9(d)に示す多角形状のもの、図9(e)に示す三角状のもの等を採用することができる。   The bias magnet 4 is a magnet for generating a bias magnetic field, and a concave portion 4A is formed on the front surface thereof along the outer shape of the block portion 6a of the holding member 6. Here, as shown in FIG. 8, a portion close to the bottom surface of the opposing inner wall surface of the recess 4A formed in the bias magnet 4 is a tapered surface 4a. The shape of the recess 4A formed in the bias magnet 4 may be as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (e). That is, an arcuate curved surface formed at the corner of the rectangular groove shown in FIG. 9 (a), an oval shape shown in FIG. 9 (b), a semicircular shape shown in FIG. 9 (c), The polygonal shape shown in FIG. 9D, the triangular shape shown in FIG.

而して、ホール素子3は、図3及び図4に示すように保持部材6のブロック部6aの前面に形成された前記素子取付部6bに嵌め込まれ、このホール素子3から延びる3本のターミナル9は、保持部材6の縦壁6dに形成された前記貫通孔6eを通過してその後方へと延びている。   Thus, as shown in FIGS. 3 and 4, the hall element 3 is fitted into the element mounting portion 6 b formed on the front surface of the block portion 6 a of the holding member 6, and the three terminals extending from the hall element 3. 9 passes through the through hole 6e formed in the vertical wall 6d of the holding member 6 and extends rearward.

又、バイアス磁石4は、その凹部4Aを保持部材6のブロック部6aに嵌合させた状態で保持部材6の磁石収容部6cに下方から嵌め込まれ、下面の凹部4A周縁に保持部材6のブロック部6aに形成された係合爪6gを係合させることによって保持部材6に仮保持される。そして、このバイアス磁石4は、ホール素子3と共に図1に示すリッド10によって保持部材6に保持される。ここで、図1に示すように、リッド10の幅方向中央にはホール素子3から延びる3本のターミナル9を通すための凹溝10aが形成されており、該リッド10の前端部の左右には圧入溝10bが形成され、後端部の左右には係合突起10cが後方に向かって一体に突設されている。   Further, the bias magnet 4 is fitted from below into the magnet accommodating portion 6c of the holding member 6 with the concave portion 4A fitted to the block portion 6a of the holding member 6, and the block of the holding member 6 is blocked around the periphery of the concave portion 4A on the lower surface. The holding member 6 is temporarily held by engaging the engaging claws 6g formed on the portion 6a. The bias magnet 4 is held on the holding member 6 by the lid 10 shown in FIG. Here, as shown in FIG. 1, a concave groove 10 a for passing three terminals 9 extending from the hall element 3 is formed in the center in the width direction of the lid 10, and is formed on the left and right sides of the front end portion of the lid 10. A press-fitting groove 10b is formed, and engaging projections 10c are provided integrally on the left and right sides of the rear end portion in the rearward direction.

而して、リッド10は、その後端部の左右に突設された係合突起10cを保持部材6の縦壁6dに形成された貫通孔6e(図1参照)に嵌め込み、前端部の左右に形成された圧入溝10bに保持部材6のブロック部6aに突設された左右2本の圧入ピン6fを圧入することによって図3に示すように保持部材6の保持部6Aの下部に磁石収容部6cを下方から覆うように取り付けられ、このリッド10によってホール素子3とバイアス磁石4が保持部材6に保持されて保持部材6からの脱落が防がれる。   Thus, the lid 10 has engaging protrusions 10c projecting on the left and right of the rear end portion thereof fitted in through holes 6e (see FIG. 1) formed in the vertical wall 6d of the holding member 6, and on the left and right of the front end portion. By inserting the left and right press-fitting pins 6f protruding from the block 6a of the holding member 6 into the formed press-fitting groove 10b, as shown in FIG. 3, a magnet housing portion is formed below the holding portion 6A of the holding member 6. The lid 10 is attached so as to cover the lower side, and the Hall element 3 and the bias magnet 4 are held by the holding member 6 by the lid 10 to prevent the holding member 6 from falling off.

又、図3及び図4に示すように、保持部材6に形成された基板取付部6hには前記基板5が垂直に取り付けられるが、この基板5の下部に横方向に形成された3つの貫通孔5a(図1参照)にはホール素子3から延びる3本のターミナル9が貫通して基板5と電気的に接続されている。尚、図1に示すように、基板5の上部には横方向に3つの貫通孔5bが形成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the substrate 5 is vertically mounted on the substrate mounting portion 6 h formed on the holding member 6, but three penetrations formed laterally are formed below the substrate 5. Three terminals 9 extending from the Hall element 3 penetrate through the hole 5a (see FIG. 1) and are electrically connected to the substrate 5. As shown in FIG. 1, three through holes 5 b are formed in the upper part of the substrate 5 in the lateral direction.

前記ターミナルベース7は、矩形筒状のカプラ部7Aが一体に形成されており、このカプラ部7Aの前端部には、スイッチボディ2の内周部に嵌合するフランジ部7Bが一体に形成されている。又、図1に示すように、ターミナルベース7の先端部の左右両側部には周方向に長い係止孔7aが形成されている。そして、このターミナルベース7内には、基板5が発する電気信号を外部機器に出力するための左右3本のターミナル11が設けられている。ここで、各ターミナル11はクランク状に屈曲した状態でターミナルベース7に収容されており、各ターミナル11の一端は、基板5の上部に横方向に形成された3つの前記貫通孔5b(図1参照)に差し込まれて基板5と電気的に接続されている。又、ターミナル11の他端は、ターミナルベース7のカプラ部7A内へと突出している。   The terminal base 7 is integrally formed with a rectangular cylindrical coupler portion 7A, and a flange portion 7B fitted to the inner peripheral portion of the switch body 2 is integrally formed at the front end portion of the coupler portion 7A. ing. Further, as shown in FIG. 1, locking holes 7 a that are long in the circumferential direction are formed in the left and right sides of the tip of the terminal base 7. The terminal base 7 is provided with three terminals 11 on the left and right sides for outputting an electric signal generated by the substrate 5 to an external device. Here, each terminal 11 is accommodated in the terminal base 7 in a state of being bent in a crank shape, and one end of each terminal 11 is formed in the three through holes 5b (FIG. 1) formed in the lateral direction above the substrate 5. And is electrically connected to the substrate 5. Further, the other end of the terminal 11 projects into the coupler portion 7A of the terminal base 7.

而して、ターミナルベース7は、図3及び図4に示すように、そのフランジ部7Bがスイッチボディ2内に後端開口部から嵌め込まれ、スイッチボディ2の後端周縁部がかしめられることによってスイッチボディ2に固定される。   Thus, as shown in FIGS. 3 and 4, the terminal base 7 has a flange portion 7B fitted into the switch body 2 from the rear end opening, and the rear end peripheral portion of the switch body 2 is caulked. It is fixed to the switch body 2.

ところで、実際の組み付けにおいては、以上のように保持部材6にホール素子3とバイアス磁石4及び基板5が取り付けられてこれらかサブ組された状態で、図3及び図4に示すように保持部材6の保持部6Aがスイッチボディ2の内部に装着されたキャップ8の内部に嵌め込まれて固定される。   By the way, in the actual assembly, as shown in FIGS. 3 and 4, the Hall element 3, the bias magnet 4 and the substrate 5 are attached to the holding member 6 as described above and these are sub-assembled. 6A of holding parts 6A are fitted into the cap 8 mounted in the switch body 2 and fixed.

而して、本実施の形態では、バイアス磁石4のホール素子3と対向する前面に凹部4Aを形成したため、保持部材6の素子取付部6bはバイアス磁石4の前面よりも内側の凹部4A内に配設されることとなり、この素子取付部6bに取り付けられたホール素子3は、バイアス磁石4と離間するように保持されている。   Thus, in this embodiment, since the recess 4A is formed on the front surface of the bias magnet 4 facing the Hall element 3, the element mounting portion 6b of the holding member 6 is in the recess 4A inside the front surface of the bias magnet 4. The Hall element 3 attached to the element attaching portion 6 b is held so as to be separated from the bias magnet 4.

次に、以上のように構成された非接触スイッチ1による被検出物12の検出原理を図10に示す模式図に基づいて以下に説明する。   Next, the detection principle of the object 12 to be detected by the non-contact switch 1 configured as described above will be described based on the schematic diagram shown in FIG.

本発明に係る非接触スイッチ1においては、バイアス磁石4のホール素子3と対向する前面に凹部4Aを形成し、この凹部4A内にホール素子3をバイアス磁石4の前面から突出しないよう配置したため、バイアス磁石4の前面はホール素子3の背面から該ホール素子3の厚さ距離分bだけ前方に突出するとともに、ホール素子3の後方には図示の距離分aのスペースが形成される。   In the non-contact switch 1 according to the present invention, the recess 4A is formed on the front surface of the bias magnet 4 facing the Hall element 3, and the Hall element 3 is disposed in the recess 4A so as not to protrude from the front surface of the bias magnet 4. The front surface of the bias magnet 4 protrudes forward from the back surface of the Hall element 3 by a thickness distance b of the Hall element 3, and a space of a distance a shown in the figure is formed behind the Hall element 3.

ところで、ホール素子3にはバイアス磁石4によってバイアス磁界が印加されており、バイアス磁石4が発生するバイアス磁界内に配置されたホール素子3は、磁性体から成る被検出物12が図10に実線にて示すように離れているときと鎖線にて示すように接近したときのバイアス磁界の変化を検出し、検出された磁束密度と予め設定された磁束密度の閾値とを比較してON/OFFのスイッチング動作を行う。   By the way, a bias magnetic field is applied to the Hall element 3 by the bias magnet 4, and the Hall element 3 arranged in the bias magnetic field generated by the bias magnet 4 has a detected object 12 made of a magnetic material as a solid line in FIG. 10. Detects the change in the bias magnetic field when separated as shown by the dotted line and when approached as shown by the chain line, and compares the detected magnetic flux density with a preset magnetic flux density threshold value to turn on / off The switching operation is performed.

而して、本実施の形態では、保持部材6の素子取付部6bによってホール素子3がバイアス磁石4と離間するよう保持され、両者の間に図10に示すように一定の距離aが確保されるようにしたため、被検出物12が接近していない図10に示す状態でホール素子3に印加されるバイアス磁界の磁束密度を低減させることができる。このため、被検出物12が図10に実線にて示すように離れたときと鎖線にて示すように接近したときにホール素子3に印加される磁束密度の差が顕著となり、当該非接触スイッチ1のスイッチングのための磁束密度の閾値を容易に設定することができる。   Thus, in the present embodiment, the Hall element 3 is held away from the bias magnet 4 by the element mounting portion 6b of the holding member 6, and a constant distance a is secured between them as shown in FIG. Thus, the magnetic flux density of the bias magnetic field applied to the Hall element 3 can be reduced in the state shown in FIG. Therefore, the difference in magnetic flux density applied to the Hall element 3 when the object 12 is separated as shown by the solid line in FIG. 10 and approached as shown by the chain line becomes significant, and the non-contact switch It is possible to easily set a magnetic flux density threshold for one switching.

そして、本発明に係る非接触スイッチ1においては、保持部材6の素子取付部6bをバイアス磁石4の前面よりも内側の凹部4A内に配設したため、従来と比較して、ホール素子3の厚さ距離分bだけ被検出物12をバイアス磁石4に近づけることができる。このため、被検出物12が図10に鎖線にて示すように接近した際にホール素子3に印加される磁束密度をより大きくすることができ、被検出物12が図10に実線にて示すようにホール素子3から離れている状態と鎖線にて示すように接近した状態においてホール素子3に印加される磁束密度の差が顕著となり、このことによっても当該非接触スイッチ1のスイッチングのための磁束密度の閾値の設定が容易となる。   In the non-contact switch 1 according to the present invention, since the element mounting portion 6b of the holding member 6 is disposed in the recess 4A inside the front surface of the bias magnet 4, the thickness of the Hall element 3 is larger than that of the conventional case. The detected object 12 can be brought closer to the bias magnet 4 by the distance b. Therefore, the magnetic flux density applied to the Hall element 3 when the detected object 12 approaches as shown by a chain line in FIG. 10 can be increased, and the detected object 12 is indicated by a solid line in FIG. Thus, the difference in the magnetic flux density applied to the Hall element 3 between the state separated from the Hall element 3 and the state close as indicated by the chain line becomes significant, and this also causes the switching of the non-contact switch 1. Setting of the magnetic flux density threshold is facilitated.

又、本実施の形態では、図8に示すようにバイアス磁石4のホール素子3と対向する前面に形成された凹部4Aの内壁面をテーパ面4aとしたため、磁束密度が同強度のエリアがバイアス磁石4の前面に対して平行に分布する。このため、バイアス磁石4に対するホール素子3の位置がラジアル方向(非接触スイッチの長手軸方向をZ軸とするとXY軸方向)に多少ばらついても磁界成分に大きな変化がなく、ホール素子3に高い取付精度が求められないために該ホール素子3の組付性が高められる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the inner wall surface of the recess 4A formed on the front surface of the bias magnet 4 facing the Hall element 3 is the tapered surface 4a. Distributed parallel to the front surface of the magnet 4. For this reason, even if the position of the Hall element 3 with respect to the bias magnet 4 varies slightly in the radial direction (XY axis direction when the longitudinal axis direction of the non-contact switch is the Z axis), the magnetic field component does not change greatly, and the Hall element 3 is high. Since mounting accuracy is not required, the assembling property of the Hall element 3 is improved.

更に、本発明に係る非接触スイッチ1においては、保持部材6がホール素子3とバイアス磁石4及び基板5のそれぞれを取り付けるための素子取付部6b、磁石収容部6c及び基板取付部6hを備えているため、ホール素子3とバイアス磁石4及び基板5を保持部材6にサブ組みした状態で、保持部材6の係止爪6iをターミナルベース7の係止孔7aに係止することによって当該非接触スイッチ1が組み立てられるため、該非接触スイッチ1の組み立てが容易化するとともに、部品点数が削減されるという効果が得られる。   Further, in the non-contact switch 1 according to the present invention, the holding member 6 includes an element attachment portion 6b for attaching the Hall element 3, the bias magnet 4 and the substrate 5 respectively, a magnet accommodating portion 6c, and a substrate attachment portion 6h. Therefore, in the state where the Hall element 3, the bias magnet 4 and the substrate 5 are sub-assembled with the holding member 6, the non-contact is achieved by locking the locking claw 6 i of the holding member 6 in the locking hole 7 a of the terminal base 7. Since the switch 1 is assembled, the non-contact switch 1 can be easily assembled and the number of parts can be reduced.

そして、本実施の形態では、半導体磁気素子としてホール素子3を使用したため、磁気抵抗素子(MR素子)を使用する場合と比較して、被検出物12が正面から接近する場合であっても高い検出精度が維持され、又、磁気抵抗素子のように2つの素子を備える必要がないため、製造コストを低く抑えることができる。又、当該非接触スイッチ1を自動車の用途に適当した場合には途中で電源がOFFとなる状況が発生するが、電源が再びONされたときに被検出物12が接近しているか否かを判定することができる。   In this embodiment, since the Hall element 3 is used as the semiconductor magnetic element, it is high even when the detection object 12 approaches from the front as compared with the case where the magnetoresistive element (MR element) is used. The detection accuracy is maintained, and since it is not necessary to provide two elements like a magnetoresistive element, the manufacturing cost can be kept low. In addition, when the non-contact switch 1 is suitable for an automobile application, a situation where the power is turned off occurs halfway, but it is determined whether or not the detected object 12 is approaching when the power is turned on again. Can be determined.

尚、以上の実施の形態では、バイアス磁石4に凹部4Aを形成したが、図11に模式的に示すように、バイアス磁石4を上下に分割し、分割された2つのバイアス磁石4によって磁性体13を挟み込むとともに、磁性体13のホール素子3と対向する前面に凹部13Aを形成する構成を採用しても良い。このような構成を採用すれば、バイアス磁石4に凹部を形成する必要がなく、バイアス磁石4として平板状の通常のものを使用することができるため、コストダウンを図ることができる。   In the above embodiment, the concave magnet 4A is formed in the bias magnet 4. However, as schematically shown in FIG. 11, the bias magnet 4 is divided into upper and lower parts, and a magnetic body is formed by the two divided bias magnets 4. Alternatively, a configuration in which a recess 13A is formed on the front surface of the magnetic body 13 facing the Hall element 3 may be employed. By adopting such a configuration, it is not necessary to form a concave portion in the bias magnet 4, and a normal plate-like magnet can be used as the bias magnet 4, so that the cost can be reduced.

1 非接触スイッチ
2 スイッチボディ
3 ホール素子(半導体磁気素子)
4 バイアス磁石
4A バイアス磁石の凹部
4a バイアス磁石の凹部のテーパ面
5 基板
5a,5b 基板の貫通孔
6 保持部材
6A 保持部材の保持部
6B 保持部材のアーム部
6a 保持部材のブロック部
6b 保持部材の素子取付部
6c 保持部材の磁石収容部
6d 保持部材の縦壁
6e 保持部材の貫通孔
6f 保持部材の圧入ピン
6g 保持部材の係合爪
6h 保持部材の基板取付部
6i 保持部材の係止爪(係止部)
7 ターミナルベース
7A ターミナルベースのカプラ部
7B ターミナルベースのフランジ部
7a ターミナルベースの係止孔
8 キャップ
9 ターミナル
10 リッド
10a リッドの凹溝
10b リッドの圧入溝
10c リッドの係合突起
11 ターミナル
12 被検出物
13 磁性体
13A 磁性体の凹部
1 Non-contact switch 2 Switch body 3 Hall element (semiconductor magnetic element)
4 Bias magnet 4A Bias magnet recess 4a Bias magnet recess taper surface 5 Substrate 5a, 5b Substrate through hole 6 Holding member 6A Holding member holding portion 6B Holding member arm 6a Holding member block 6b Holding member Element mounting portion 6c Holding member magnet housing portion 6d Holding member vertical wall 6e Holding member through hole 6f Holding member press-fit pin 6g Holding member engaging claw 6h Holding member substrate mounting portion 6i Holding member locking claw ( Locking part)
7 Terminal Base 7A Terminal Base Coupler 7B Terminal Base Flange 7a Terminal Base Locking Hole 8 Cap 9 Terminal 10 Lid 10a Lid Groove 10b Lid Pressing Groove 10c Lid Engaging Protrusion 11 Terminal 12 Detected Object 13 Magnetic body 13A Recess of magnetic body

Claims (4)

バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、該バイアス磁石が発生するバイアス磁界内に配置されて磁性体から成る被検出物の接近に伴うバイアス磁界の変化を検出する半導体磁気素子と、前記バイアス磁石を保持する保持部材を備えて前記被検出物の位置を検出する非接触スイッチにおいて、
前記保持部材に、前記半導体磁気素子を前記バイアス磁石と離間するように保持する素子取付部を形成し、
前記バイアス磁石の前記半導体素子と対向する前面に凹部を形成し、該凹部内に前記保持部材の素子取付部を配設し、
前記バイアス磁石の前記凹部の内壁面をテーパ面として、磁束密度が同強度のエリアが前記バイアス磁石の前面に対して平行に分布するよう構成したことを特徴とする非接触スイッチ。
A bias magnet that generates a bias magnetic field, a semiconductor magnetic element that is disposed in the bias magnetic field generated by the bias magnet and detects a change in the bias magnetic field due to the approach of a detection object made of a magnetic material, and holds the bias magnet In a non-contact switch that includes a holding member that detects the position of the detected object,
Forming an element mounting portion on the holding member for holding the semiconductor magnetic element away from the bias magnet ;
Forming a recess in the front surface of the bias magnet facing the semiconductor element, and disposing an element mounting portion of the holding member in the recess;
A non-contact switch , wherein an inner wall surface of the concave portion of the bias magnet is a tapered surface, and an area having the same magnetic flux density is distributed in parallel to the front surface of the bias magnet .
前記保持部材に、前記半導体磁気素子が電気的に接続される基板を保持する基板取付部と、前記基板が発する電気信号を外部機器に出力するターミナルを有するターミナルベースを係止するための係止部を形成したことを特徴とする請求項1記載の非接触スイッチ。 A latch for latching a terminal base having a board mounting portion for holding a board to which the semiconductor magnetic element is electrically connected to the holding member, and a terminal for outputting an electric signal generated by the board to an external device. non-contact switch according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that part was formed. 前記バイアス磁石を複数に分割してこれらの間に磁性体を挟み込んだことを特徴とする請求項1又は2記載の非接触スイッチ。 The non-contact switch according to claim 1 or 2, wherein the bias magnet is divided into a plurality of parts and a magnetic material is sandwiched between them. 前記半導体磁気素子をホール素子としたことを特徴とする請求項1〜の何れかに記載の非接触スイッチ。
Non-contact switch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said semiconductor magnetic element and a Hall element.
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