JP6271355B2 - 回転移動検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転移動検出装置に関する。

従来の技術として、主に自動車のステアリングホイール近傍に装着され、ヘッドランプやターンシグナルランプ等の操作に用いられるレバースイッチ装置が知られている。例えば、レバースイッチ装置は、操作レバーに取付けられたホルダの前端部に挿入孔を形成し、この挿入孔に駆動体をスライド可能に保持すると共に、この駆動体をスプリング力によってケースのカム面に圧接する。挿入孔の内周面の上下両端に軸線方向へ延びる一対のガイド溝を形成し、ガイド溝を駆動体のカム面に対する摺動方向と直交する面内に位置させる。一方、第１の駆動体の外周面に軸線方向へ延びる一対のガイド突起を形成し、これらガイド突起を微少クリアランスを保って挿入孔のガイド溝に挿入する構成とする。これにより、レバーの２方向の傾倒操作を可能としている（特許文献１参照）。

また、レバーの傾倒操作による交差する２方向の動きを非接触で検出するものとして、外レバーの揺動操作に応じて回転する第一の回転体と第二の回転体を設け、この中央に装着された２つの磁石の磁気をそれぞれの磁石に対応して設けられた２つの磁気検出素子で検出すると共に、制御手段がこの検出信号から各回転体の回転角度を検出し、これに応じた操作信号を出力する構成とされたレバースイッチ装置がある（特許文献２参照）。

特開２００１−６４９４号公報 特開２００８−２１８０６７号公報

しかし、特許文献１のレバースイッチ装置は、レバーの傾倒操作による摺動接点の移動を検出するものであり、信頼性、耐久性等に問題があった。また、特許文献２のレバースイッチ装置は、レバーの傾倒操作による交差する２方向の動きを磁気検出素子で検出するために、それぞれの動きに対応して２つの磁石を要するという問題があった。

従って、本発明の目的は、１つの磁石で２方向の動きを非接触で検出できる回転移動検出装置を提供することにある。

本発明の一態様は、回転軸の周りを回転し、回転軸を含む平面に対して面対称な磁場を生成する回転部材と、基材の配置面に配置され、回転部材の回転角を検出する回転角検出部と、回転部材と配置面との相対移動による接近及び離脱を検出し、回転軸と配置面との交点を通る直線と配置面に回転部材を投影して得られる写像の外周との交点に配置された移動検出部と、を提供する。

本発明によれば、１つの磁石で２方向の動きを非接触で検出できる。

図１は、実施の形態に係るレバースイッチ装置が搭載された車両内部の概略図である。 図２は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の外観を示す斜視図である。 図３は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の分解斜視図である。 図４は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の図２のＡ−Ａ断面図である。 図５（ａ）は、実施の形態に係るマグネットの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、図５（ｃ）は、マグネットを図５（ａ）の矢印Ｆ方向から見た概略図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係るマグネットを配置面に投影した写像とターン検出センサ及びディマ検出センサとの位置関係を説明するための上面図であり、図６（ｂ）は、マグネットの側面図であり、図６（ｃ）は、レバースイッチ装置のブロック図である。 図７（ａ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が１：２となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図７（ｂ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフであり、図７（ｃ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が３：４となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図７（ｄ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフである。 図８（ａ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が３．５：４となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図８（ｂ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフであり、図８（ｃ）は、傾斜が形成されていないマグネットの斜視図であり、図８（ｄ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフである。 図９（ａ）は、Ｚ＝−２．５ｍｍにおける磁束密度の最大値と最小値の差の絶対値とマグネットの厚さＴ１との関係を示したグラフであり、図９（ｂ）及び（ｃ）は、変形例に係るマグネットの側面図である。 図１０（ａ）は、図２のＢ方向から見た右折操作（矢印ＴＲ方向の操作）時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図２のＢ方向から見た中立時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図であり、図１０（ｃ）は、図２のＢ方向から見た左折操作（矢印ＴＬ方向の操作）時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図である。 図１１（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面で、ディマ操作時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図であり、図１１（ｂ）は、図２のＡ−Ａ断面で、中立時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図であり、図１１（ｃ）は、図２のＡ−Ａ断面で、パッシング操作時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る回転移動検出装置は、回転軸の周りを回転し、回転軸を含む平面に対して面対称な磁場を生成する回転部材と、基材の配置面に配置され、回転部材の回転角を検出する回転角検出部と、回転部材と配置面との相対移動による接近及び離脱を検出し、回転軸と配置面との交点を通る直線と配置面に回転部材を投影して得られる写像の外周との交点に配置された移動検出部と、を備えて概略構成されている。

[実施の形態]
（レバースイッチ装置１の全体構成）
図１は、実施の形態に係るレバースイッチ装置が搭載された車両内部の概略図である。図２は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の外観を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の分解斜視図である。図４は、実施の形態に係るレバースイッチ装置の図２のＡ−Ａ断面図である。図５（ａ）は、実施の形態に係るマグネットの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、図５（ｃ）は、マグネットを図５（ａ）の矢印Ｆ方向から見た概略図である。図６（ａ）は、実施の形態に係るマグネットを配置面に投影した写像とターン検出センサ及びディマ検出センサとの位置関係を説明するための上面図であり、図６（ｂ）は、マグネットの側面図であり、図６（ｃ）は、レバースイッチ装置のブロック図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図６（ｃ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

回転移動検出装置としてのレバースイッチ装置１は、例えば、図１に示すように、車両５のウインカー（方向指示器）やヘッドランプを操作することが可能な操作装置である。このレバースイッチ装置１は、図１に示すように、車両のステアリング６の近傍に装着され、ステアリングコラムを覆うステアリングコラムカバー７から突出するように配置されている。

図１の紙面において右側に突出して配置されたレバースイッチ装置１は、例えば、方向指示器及びヘッドランプ等を操作するものである。本実施の形態では、右ハンドルの車両を前提とし、右側に突出した方向指示器等を操作することが可能なレバースイッチ装置１について説明する。

レバースイッチ装置１は、図２及び図３に示すように、第３の回転軸Ｌ３の周りを回転し、第３の回転軸Ｌ３を含む平面（平面５０３）に対して面対称な磁場（磁場５００）を生成する回転部材と、基材の配置面に配置され、回転部材の回転角を検出する回転角検出部と、回転部材と配置面との相対移動による接近及び離脱を検出し、第３の回転軸Ｌ３と配置面との交点（交点８０１）を通る直線（直線５０６）と配置面に回転部材を投影して得られる写像（写像５０５）の外周との交点（交点９１１）に配置された移動検出部と、を備えて概略構成されている。

回転部材は、一例として、マグネット５０である。基材の配置面は、一例として、プリント配線基板である基板１００の配置面１０１である。回転角検出部は、一例として、ターン検出センサ８０である。移動検出部は、一例として、ディマ検出センサ９０である（図６（ａ）参照）。

また、レバースイッチ装置１は、第１の回転軸Ｌ１を軸とする第１の回転操作、及び第１の回転軸Ｌ１と交差する第２の回転軸Ｌ２を軸とする第２の回転操作が可能な操作部と、操作部になされた第１の回転操作をマグネット５０の第３の回転軸Ｌ３の周りの回転に変換する第１の変換部と、操作部になされた第２の回転操作をマグネット５０と配置面１０１との相対移動に変換する第２の変換部と、を備えている。

操作部は、一例として、操作レバー１０である。第１の変換部は、一例として、ブラケット３０である。第２の変換部は、一例として、ホルダ４０である。

また、レバースイッチ装置１は、図３に示すように、筐体２０と、ブラケット３０と、マグネットホルダ７０と、を備えている。

ここで、図３で示す第１の回転軸Ｌ１の回りの第１の回転操作の方向は、図２に示す矢印ＴＬ方向、及び矢印ＴＬ方向とは逆方向となる矢印ＴＲ方向の操作を示している。この矢印ＴＬ方向の操作は、例えば、車両５の左側のウインカー（方向指示器）を点滅させる左折操作である。また矢印ＴＲ方向の操作は、例えば、右側のウインカー（方向指示器）を点滅させる右折操作である。すなわち、第１の回転操作は、左折又は右折のためのウインカー（方向指示器）操作であり、操作レバー１０のターン操作である。

一方、図３で示す第２の回転軸Ｌ２の回りの第２の回転操作の方向は、図２に示す矢印Ｄ方向、及び矢印Ｄ方向とは逆方向となる矢印Ｐ方向の操作を示している。この矢印Ｄ方向の操作は、例えば、車両５のヘッドランプの光軸を上向きに切り替える操作（ディマＨＵ操作）である。また矢印Ｐ方向の操作は、例えば、操作を維持している間、ヘッドライトの光軸を上向きに切り替える操作（パッシング操作）である。レバースイッチ装置１は、例えば、矢印Ｐ方向の操作に対しては、操作が終了した後に中立位置に復帰するモーメンタリースイッチとして構成されている。またレバースイッチ装置１は、例えば、矢印Ｄ方向の操作に対しては、操作が終了した後、中立位置に復帰せず、矢印Ｄ方向に操作レバー１０が操作された状態が維持されるように構成されている。すなわち、第２の回転操作は、ヘッドランプの光軸を切り替える操作であり、操作レバー１０のディマ操作である。

上述の第１の操作方向は、図２に示すレバースイッチ装置１の上部筐体２１が、操作者に向くように車両５に配置されるので、操作者から見て図２の上下方向に操作する方向となる。この上方向の操作は、矢印ＴＬ方向の操作であり、下方向の操作は、矢印ＴＲ方向の操作である。また第２の操作方向は、操作者から見て前後方向に操作する方向となる。この前方向の操作は、矢印Ｐ方向の操作であり、操作レバー１０を操作者側に引き寄せるような操作となる。また後方向の操作とは、矢印Ｄ方向の操作であり、操作レバー１０を操作者から遠ざけるような操作となる。

なお、この矢印ＴＬ方向及び矢印ＴＲ方向の操作により操作レバー１０が形成する操作面と、矢印Ｄ方向及び矢印Ｐ方向の操作により操作レバー１０が形成する操作面とは、交差し、実質的に直交する。

（操作レバー１０の構成）
操作レバー１０は、ブラケット３０に収容され、ターン操作によりブラケット３０と一体となって第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動可能で、第１の回転軸Ｌ１と交差する第２の回転軸Ｌ２の回りのディマ操作の方向にブラケット３０と独立に回転移動可能に構成、配置されている。

操作レバー１０は、ブラケット３０の中に挿入されて収容される挿入部１１、操作者がターン操作やディマ操作のために把持するレバー本体１２、及び、挿入部１１とレバー本体１２との間に位置し、操作レバー１０のディマ操作の回転中心となる回転軸部１３から概略構成されている。

回転軸部１３は、図３に示すように、第２の回転軸Ｌ２の両方向に突出して形成され、挿入部１１がブラケット３０の中に挿入されることにより、ブラケット３０の支持穴部３３に回転可能に支持される。

挿入部１１の先端側には、後述するホルダ４０と係合して、ディマ操作時にホルダ４０をスライド移動させるための駆動突起部１４が突出して形成されている。

挿入部１１の先端には、節度ピース１６がスプリング１７を介して挿入される挿入穴１５が形成されている。この節度ピース１６は、操作レバー１０がブラケット３０及び筐体２０に組み付けられた状態で、スプリング１７により節度ブロック２５へ向かって付勢される。これにより、ターン操作、ディマ操作時に必要な節度感を付与することができる。

（筐体２０の構成）
筐体２０は、図２及び図３に示すように、上部筐体２１と下部筐体２２とから構成されている。上部筐体２１には、節度ブロック２５が節度ピース１６に対応して装着される。また、下部筐体２２には、マグネットホルダ７０、基板１００が下側から固定される。上部筐体２１と下部筐体２２は、係止部２１ａと係止突起部２２ａとが係合することにより互いに係止されて固定される。

上部筐体２１は、内部にブラケット３０等を収容可能とする箱形状とされている。図４に示すように、内部上面にはブラケット３０の回転軸部３１を回転可能に支持する支持穴部２１ｂが形成されている。上部筐体２１はブラケット３０の上部を回転可能に支持し、下部筐体２２がブラケット３０の下部を回転可能に支持して、上部筐体２１と下部筐体２２とでブラケット３０を挟み込むように収容する。上部筐体２１の内部は、ブラケット３０が支持穴部２１ｂの回りに所定角度（ターン操作に必要な角度）だけ回転移動できるように内部空間が形成されている。

上部筐体２１の内部には、図４に示すように、節度ブロック２５が装着されている。節度ブロック２５は、付勢された節度ピース１６と節度溝２５ａにより、ターン操作、ディマ操作時に必要な節度感を付与する。

下部筐体２２は、内部にブラケット３０等を収容可能とする箱形状とされている。図４に示すように、内部下面にはブラケット３０の環状壁部３２を回転可能に支持する環状溝部２２ｂが形成されている。上部筐体２１と同様に、下部筐体２２の内部は、ブラケット３０が環状溝部２２ｂの回りに所定角度（ターン操作に必要な角度）だけ回転移動できるように内部空間が形成されている。

下部筐体２２は、図３に示すように、下側から、マグネットホルダ７０、基板１００が固定されている。

（ブラケット３０の構成）
ブラケット３０は、第１の回転軸Ｌ１に、回転軸部３１が突出して形成され、また、図４に示すように、環状壁部３２が形成されている。これにより、ブラケット３０は、第１の回転軸Ｌ１の回りに所定角度（ターン操作に必要な角度）だけ回転移動可能な状態で筐体２０の中に収容される。

ブラケット３０には、第２の回転軸Ｌ２に、操作レバー１０の回転軸部１３と回転可能に嵌合して支持する支持穴部３３が形成されている。これにより、ブラケット３０は、内部に、第２の回転軸Ｌ２の回りのディマ操作の方向にブラケット３０と独立に回転移動可能な状態で、操作レバー１０を収容する。

ブラケット３０は、第１の回転軸Ｌ１から離間した位置に、上述するマグネット５０を回転駆動するための駆動突起部３４が形成されている。この駆動突起部３４は、操作レバー１０のターン操作により、第１の回転軸Ｌ１の回りに、ブラケット３０と共に所定角度だけ回転移動する。

（ホルダ４０の構成）
ホルダ４０は、操作レバー１０のターン操作によりブラケット３０と一体となって第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動可能で、操作レバー１０のディマ操作によりブラケット３０に対してスライド移動可能な状態で、ブラケット３０の中に収容されている。

ホルダ４０は、図３に示すように、ホルダ４０の上部に、操作レバー１０の駆動突起部１４が嵌合する嵌合溝４１が形成されている。この嵌合溝４１は、操作レバー１０が第２の回転軸Ｌ２の回りにディマ操作がされた場合に、駆動突起部１４の上下移動にのみホルダ４０が追従し、第２の回転軸Ｌ２に交差する方向への動きに追従しないための溝として形成されている。

また、ホルダ４０は、図３に示すように、ホルダ４０の下部に、操作レバー１０が第２の回転軸Ｌ２の回りにディマ操作された場合に、マグネット５０を保持して上下移動させるための保持溝４２が形成されている。この保持溝４２は、操作レバー１０が第１の回転軸Ｌ１の回りにターン操作がされた場合に、第１の回転軸Ｌ１の回りへの動きに追従しないための溝として形成されている。

（マグネット５０の構成）
マグネット５０は、例えば、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系等の磁性体材料と、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料と、を混合して所望の形状に成形したプラスチックマグネットである。なお、変形例として、回転部材は、例えば、マグネット５０と似た磁場を形成する電磁石等であっても良い。

マグネット５０は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、円板部５１と、突出部５４と、円筒部５６と、を備えて概略構成されている。このマグネット５０は、図５（ａ）に示すように、マグネット５０の第３の回転軸Ｌ３に交差する方向に着磁され、突出部５４が設けられている一方がＳ極となり、他方がＮ極となっている。この着磁により、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、磁束がマグネット５０のＮ極からＳ極に向かって放射され、Ｎ極から径方向に向かって放射された磁束がＳ極に収束される磁場５００を形成する。なお、着磁方向は、逆向きであっても良い。

円板部５１の上面５２には、円筒部５６が設けられ、下面５３には、傾斜５３０が設けられている。また、円板部５１には、側面からマグネット５０の径方向に突出するように突出部５４が設けられている。

円筒部５６は、周方向に周溝部５６０が設けられている。この周溝部５６０は、上述のように、ホルダ４０の保持溝４２にスライド可能に嵌り込んでいる。ディマ操作が操作レバー１０になされた場合、操作レバー１０を介してホルダ４０がディマ操作の方向に従って上下に移動し、このホルダ４０の移動に伴って、保持溝４２に嵌るマグネット５０がホルダ４０と共に上下に移動する。なお、特に断らない限り、マグネット５０の上下の移動とは、図５（ｂ）の紙面の中立位置（Ｚ＝０）からの上方向（Ｄ位置：Ｚ＝＋２．５）及び下方向（Ｐ位置：Ｚ＝−２．５）の移動を示している。

また、マグネット５０は、円板部５１及び円筒部５６を貫通する貫通孔５７が設けられている。この貫通孔５７には、後述するマグネットホルダ７０のマグネット支持軸７２が挿入される。マグネット５０は、このマグネット支持軸７２を中心に回転する。

突出部５４には、先端が開放されたＵ字形状の凹部５５が形成されている。この凹部５５には、ブラケット３０の駆動突起部３４が挿入されている。マグネット５０は、操作レバー１０になされたターン操作により、操作レバー１０を介してブラケット３０が矢印ＴＬ方向又は矢印ＴＲ方向に第１の回転軸Ｌ１を軸として回転すると、凹部５５に挿入された駆動突起部３４が第１の回転軸Ｌ１を中心とした円に沿って移動するので、貫通孔５７に挿入されたマグネット支持軸７２を第３の回転軸Ｌ３として回転する。

また、マグネット５０は、予め定められた回転角θの範囲において、ディマ検出センサ９０と対向する部分の厚さＴ_１が、平面５０３に直交する平面５０４に対してディマ検出センサ９０と面対称となる配置面１０１上の位置に対向する部分の厚さＴ_２よりも薄くなる形状を有している。

この予め定められた回転角θの範囲とは、操作レバー１０のターン操作に基づく、マグネット５０の回転範囲であり、一例として、４５°以上１３５°以下の範囲である。この厚さＴ_１及び厚さＴ_２の関係は、少なくとも当該範囲内で成り立つ。また、厚さＴ_１は、一例として、厚さＴ_２の半分の厚みとなっている。なお、操作レバー１０が中立位置にある際のマグネット５０の回転角θを９０°としている。

この厚さＴ_１及び厚さＴ_２の関係を成立させるために、マグネット５０の下面５３には、傾斜５３０が形成されている。この傾斜５３０は、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、下面５３のＮ極とＳ極との境界近傍から貫通孔５７に最も遠い側面に向かって傾斜するように形成されている。

この傾斜５３０は、ディマ検出センサ９０に作用する磁場５００の磁束密度を、傾斜がない場合の磁束密度よりも低くするために設けられている。つまり、傾斜５３０は、マグネット５０の回転がマグネット５０の上下移動の検出に与える影響を小さくするために設けられている。

（マグネットホルダ７０の構成）
マグネットホルダ７０は、基板１００に固定された状態で、下部筐体２２に位置決めされて固定される。マグネットホルダ７０は、底部７１、底部７１からマグネット５０の方向に向かって突設して形成されたマグネット支持軸７２、底部７１からマグネット５０の方向に向かって突設してマグネット支持軸７２と同心円状に形成された壁部７３等を有している。このマグネットホルダ７０は、樹脂（非磁性材料）により一体に形成されている。

マグネット支持軸７２は、マグネット５０の貫通孔５７と回転及びスライド可能に嵌合するように形成され、操作レバー１０が第２の回転軸Ｌ２の回りにディマ操作がされた場合に、第３の回転軸Ｌ３に沿ってマグネット５０が上下移動するのを支持する。なお、壁部７３は、マグネット５０の外周に沿って設けられているが、マグネット５０の支持は主にマグネット支持軸７２で行われる。なお、変形例として、レバースイッチ装置１は、マグネット５０の貫通孔５７とマグネットホルダ７０のマグネット支持軸７２とが形成されない構成を有し、マグネット５０が壁部７３により回転及び上下移動可能に支持される構成としても良い。

上記説明した操作レバー１０、筐体２０、ブラケット３０、ホルダ４０は、マグネット５０の近くに配置されるので、マグネットホルダ７０と同様に樹脂等の非磁性材料により形成されるのが好ましい。

（ターン検出センサ８０の構成）
ターン検出センサ８０は、例えば、マグネット５０の回転に伴う磁場５００の変化を検出するホール素子及び磁気抵抗素子等の磁気検出素子を用いて構成されている。本実施の形態では、ホール素子を用いている。

ターン検出センサ８０は、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第３の回転軸Ｌ３が検出面８００の中心を通るように基板１００の配置面１０１に配置される。この検出面８００とは、例えば、磁場５００の変化に反応する面である。

ターン検出センサ８０は、例えば、信号を増幅する増幅部や信号を処理する処理部等を含んで１つのチップとしてパッケージされている場合、磁気検出素子がチップの中心以外の場所に配置される可能性がある。本実施の形態におけるターン検出センサ８０及びディマ検出センサ９０は、チップの中心と検出面の中心とが一致しないとしている。

（ディマ検出センサ９０の構成）
ディマ検出センサ９０は、例えば、操作レバー１０になされたディマ操作に伴うマグネット５０と配置面１０１との接近及び離脱、つまり、図６（ｂ）の紙面上下方向のマグネット５０の移動に伴う磁場５００の変化を検出するホール素子及び磁気抵抗素子等の磁気検出素子を用いて構成されている。本実施の形態では、ホール素子を用いている。

ディマ検出センサ９０は、図６（ａ）に示すように、平面５０３と配置面１０１にマグネット５０を投影して得られる写像５０５の外周との交点９０１に、検出面９００の中心が位置するように配置されている。なお、平面５０３は、第３の回転軸Ｌ３を含むと共に、相互に鏡像となるようにマグネット５０を分ける平面である。

マグネット５０は、例えば、図５（ｂ）に示すように、操作レバー１０のディマ操作に応じて、３つの操作位置（Ｄ位置、中立位置、Ｐ位置）に移動する。マグネット５０は、例えば、操作レバー１０が矢印Ｄ方向に操作されると、中立位置（Ｚ＝０）から上方向（Ｄ位置）に移動する。この上方向の移動量は、一例として、＋２．５ｍｍである。また、マグネット５０は、例えば、操作レバー１０が矢印Ｐ方向に操作されると、中立位置から下方向（Ｐ位置）に移動する。この下方向の移動量は、一例として、−２．５ｍｍである。ディマ検出センサ９０は、この３つの操作位置におけるマグネット５０の磁場５００の磁束密度を検出し、検出値Ｓ_２として制御部１５０に出力する。

（制御部１５０の構成）
制御部１５０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１５０が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。

制御部１５０は、図６（ｃ）に示すように、ターン検出センサ８０及びディマ検出センサ９０と接続されている。また、制御部１５０は、しきい値１５１を有している。

制御部１５０は、ターン検出センサ８０が出力した検出値Ｓ_１に基づいてマグネット５０の回転角θを算出するように構成されている。

また、制御部１５０は、ディマ検出センサ９０が出力した検出値Ｓ_２としきい値１５１とを比較し、ディマ操作による上述の３つの操作位置を検出するように構成されている。

制御部１５０は、取得した検出値Ｓ_１及び検出値Ｓ_２に基づいて操作レバー１０になされた操作を判定して操作情報Ｓ_３を生成する。制御部１５０は、例えば、基板１００に設けられたコネクタ１１０を介して操作情報Ｓ_３を車両５の車両制御部に出力するように構成されている。

（マグネット５０の傾斜５３０について）
図７（ａ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が１：２となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図７（ｂ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフであり、図７（ｃ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が３：４となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図７（ｄ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフである。図８（ａ）は、厚さＴ_１と厚さＴ_２の比率が３．５：４となる傾斜が形成されたマグネットの斜視図であり、図８（ｂ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフであり、図８（ｃ）は、傾斜が形成されていないマグネットの斜視図であり、図８（ｄ）は、ディマ検出センサで検出された当該マグネットの磁束密度とマグネットの回転角θとのグラフである。図７（ｂ）、図７（ｄ）、図８（ｂ）及び図８（ｄ）は、縦軸が磁束密度（ｍＴ）であり、横軸がマグネット５０の回転角θ（deg）である。図７（ｂ）、図７（ｄ）、図８（ｂ）及び図８（ｄ）は、図７（ａ）、図７（ｃ）、図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すマグネットの形状に基づいてＡＮＳＹＳ Ｅｍａｇを用いてシミュレーションした結果を図示したものである。なお、マグネットの形状は、円柱形状を基礎としている。

操作レバー１０の３つの操作位置における検出値Ｓ_２は、Ｚ＝−２．５ｍｍ、つまり、マグネットがディマ検出センサ９０に最も近いＰ位置の場合に、マグネットの回転の影響を受ける可能性が高い。そこで、以下では、マグネットの傾斜を変え、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率の違いによる、検出値Ｓ_２の最大値と最小値の差の絶対値に基づいて、回転の影響を受け難い比率について説明する。なお、以下において、検出値Ｓ_２が正の場合は、絶対値を取る必要はない。

図７（ａ）に示すマグネット５０は、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率が１：２となっている。マグネット５０の上下方向の移動をディマ検出センサ９０により検出させたシミュレーション結果が、図７（ｂ）である。

図７（ｂ）に示すように、Ｚ＝−２．５ｍｍの際の検出値Ｓ_２の最大値と最小値の差の絶対値は、およそ１ｍＴであるので、マグネット５０の回転によって得られる検出値Ｓ_２は、非常に直線に近くなっている。同様に、Ｚ＝０、Ｚ＝＋２．５ｍｍにおいて、マグネット５０の回転によって得られる検出値Ｓ_２は、ほぼ直線となっている。従って、マグネット５０が、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率が１：２となる傾斜５３０を有する場合は、ディマ操作の検出に与えるマグネット５０の回転の影響が小さい。

図７（ｃ）に示すマグネット５０ａは、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率が３：４となる傾斜５３０ａを有している。マグネット５０ａの上下方向の移動をディマ検出センサ９０により検出させたシミュレーション結果が、図７（ｄ）である。

図７（ｄ）に示すように、Ｚ＝−２．５ｍｍの際の検出値Ｓ_２の最大値と最小値の差の絶対値は、およそ４ｍＴであるので、マグネット５０ａの回転によって得られる検出値Ｓ_２は、上述のマグネット５０より少し劣るが直線に近くなっている。

図８（ａ）に示すマグネット５０ｂは、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率が３．５：４となる傾斜５３０ｂを有している。マグネット５０ｂの上下方向の移動をディマ検出センサ９０により検出させたシミュレーション結果が、図８（ｂ）である。

図８（ｂ）に示すように、Ｚ＝−２．５ｍｍの際の検出値Ｓ_２の最大値と最小値の差の絶対値は、およそ７ｍＴであるので、上述のマグネット５０及びマグネット５０ａよりも大きくなり、下に凸のグラフとなっている。

図８（ｃ）に示すマグネット５０ｃは、厚さＴ_１と厚さＴ_２との比率が１：１、つまり傾斜が形成されない円柱形状となっている。マグネット５０ｃの上下方向の移動をディマ検出センサ９０により検出させたシミュレーション結果が、図８（ｂ）である。

図８（ｄ）に示すように、Ｚ＝−２．５ｍｍの際の検出値Ｓ_２の最大値と最小値の差の絶対値は、およそ１０ｍＴであるので、上述の傾斜が形成されたマグネット５０〜マグネット５０ｂの場合よりも大きくなっており、さらに曲率が大きい下に凸のグラフとなっている。

図９（ａ）は、Ｚ＝−２．５ｍｍにおける磁束密度の最大値と最小値の差の絶対値とマグネットの厚さＴ１との関係を示したグラフである。図９（ａ）は、縦軸が磁束密度の最大値と最小値の差の絶対値（ｍＴ）、横軸がマグネットの厚さＴ_１（ｍｍ）である。なお、マグネットの厚さＴ_２は、４ｍｍである。このグラフは、マグネットを６０°から１２０°回転させて得られたものである。

図９（ａ）は、マグネットの厚さＴ２が薄い方が、つまり、ディマ検出センサ９０側の体積が小さい方が、回転に伴って出力される検出値Ｓ_２が直線に近くなることを示している。

（レバースイッチ装置１の動作）
以下では、本実施の形態に係るレバースイッチ装置１の動作を、ターン操作とディマ操作とに分けて説明する。

（ターン操作について）
図１０（ａ）は、図２のＢ方向から見た右折操作（矢印ＴＲ方向の操作）時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図２のＢ方向から見た中立時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図であり、図１０（ｃ）は、図２のＢ方向から見た左折操作（矢印ＴＬ方向の操作）時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す平面図である。なお、図１０は、上部筐体２１を取り除いて見た上平面図である。

図１０（ａ）において、ターン操作により、操作レバー１０が矢印ＴＲ方向に操作されると、操作レバー１０は、第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動する。ブラケット３０は、操作レバー１０と一体となって回転し、駆動突起部３４も第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動する。マグネット５０は、凹部５５が駆動突起部３４に嵌合しているので、操作レバー１０の回転操作に伴って、マグネット支持軸７２（第３の回転軸Ｌ３）の回りに回転移動する。これにより、ターン検出センサ８０を通過する磁場５００の方向が変化する。

図１０（ｂ）は、操作レバー１０が回転操作されていない中立時の位置状態を示す。この位置状態では、操作レバー１０、ブラケット３０は、回転していないので、マグネット５０も回転しない。これにより、ターン検出センサ８０を通過する磁場５００の方向は変化しない。

図１０（ｃ）において、ターン操作により、操作レバー１０が矢印ＴＬ方向に操作されると、操作レバー１０は、第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動する。ブラケット３０は、操作レバー１０と一体となって回転し、駆動突起部３４も第１の回転軸Ｌ１の回りに回転移動する。マグネット５０は、凹部５５が駆動突起部３４に嵌合しているので、操作レバー１０の回転操作に伴って、マグネット支持軸７２（第３の回転軸Ｌ３）の回りに回転移動する。これにより、ターン検出センサ８０を通過する磁場５００の方向が変化する。なお、この磁場５００の方向の変化は、操作レバー１０の矢印ＴＲ方向への操作時と逆方向である。

（ディマ操作について）
図１１（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面で、矢印Ｄ方向のディマ操作時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図であり、図１１（ｂ）は、図２のＡ−Ａ断面で、中立時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図であり、図１１（ｃ）は、図２のＡ−Ａ断面で、矢印Ｐ方向のディマ操作時の操作レバー、マグネットの移動状態を示す部分断面図である。

図１１（ａ）において、ディマ操作により、操作レバー１０が矢印Ｄ方向に操作されると、操作レバー１０は第２の回転軸Ｌ２の回りに回転移動する。ホルダ４０は、操作レバー１０の駆動突起部１４が上方向に移動することから、この駆動突起部１４に嵌合する嵌合溝４１を介して上方向にスライド移動する。ホルダ４０の保持溝４２で保持されているマグネット５０は、マグネット支持軸７２に支持されて上方向にスライド移動する。これにより、ディマ検出センサ９０を通過する磁場５００の磁束密度が変化する。この操作レバー１０の位置でターン操作した場合の検出値Ｓ_２は、一例として、図７（ｂ）に実線で示すグラフである。

図１１（ｂ）は、操作レバー１０が回転操作されていない中立時の位置状態を示す。この状態では、操作レバー１０は回転せず、また、ホルダ４０はスライド移動していないので、マグネット５０もスライド移動しない。これにより、ディマ検出センサ９０を通過する磁場５００の磁束密度は、変化しない。この操作レバー１０の位置でターン操作した場合の検出値Ｓ_２は、一例として、図７（ｂ）に点線で示すグラフである。

図１１（ｃ）において、ディマ操作により、操作レバー１０が矢印Ｐ方向に操作されると、操作レバー１０は第２の回転軸Ｌ２の回りに回転移動する。ホルダ４０は、操作レバー１０の駆動突起部１４が下方向に移動することから、この駆動突起部１４に嵌合する嵌合溝４１を介して下方向にスライド移動する。ホルダ４０の保持溝４２で保持されているマグネット５０は、マグネット支持軸７２に支持されて下方向にスライド移動する。これにより、ディマ検出センサ９０を通過する磁場５００の磁束密度が変化する。この操作レバー１０の位置でターン操作した場合の検出値Ｓ_２は、一例として、図７（ｂ）に一点鎖線で示すグラフである。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るレバースイッチ装置１は、１つの磁石で２方向の動きを非接触で検出できる。具体的には、レバースイッチ装置１は、操作レバー１０のターン操作によりマグネット５０が第３の回転軸Ｌ３の周りを回転すると共に、操作レバー１０のディマ操作によりマグネット５０が第３の回転軸Ｌ３に沿って移動するように構成されている。また、レバースイッチ装置１は、マグネット５０の回転をターン検出センサ８０で検出し、マグネット５０の上下移動をディマ検出センサ９０で検出する。従って、レバースイッチ装置１は、１つの磁石で、ターン操作及びディマ操作の２方向の動きを非接触で検出できる。

レバースイッチ装置１は、ディマ検出センサ９０が、マグネット５０を配置面１０１に投影した写像５０５に、検出面９００の中心が位置するように配置されるので、検出面の中心が位置しない場合と比べて、効率的に磁束密度の変化を検出することができる。

レバースイッチ装置１は、マグネット５０が傾斜５３０を有している。マグネット５０は、傾斜５３０を有することで、ディマ検出センサ９０に作用する磁場５００の磁束密度を、傾斜５３０が形成された部分の反対側の下方の磁束密度よりも低くすることができるので、ディマ操作の検出において、マグネット５０の回転の影響を受け難く、精度の良い検出ができる。

レバースイッチ装置１は、ターン検出センサ８０及びディマ検出センサ９０が基板１００の同じ配置面１０１に配置されているので、マグネットの側面から上下位置を検出する場合と比べて、マグネット５０とターン検出センサ８０及びディマ検出センサ９０との位置決めが容易である。

ここで、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、変形例に係るマグネットの側面図である。図９（ｂ）に示す変形例のマグネット５０ｄは、傾斜５３０ｄが傾斜５３０よりも膨らんでいる。また、図９（ｃ）に示す変形例のマグネット５０ｅは、傾斜５３０ｅが傾斜５３０よりも第３の回転軸Ｌ３から離れて形成されている。また、他の変形例として、マグネット５０は、回転に伴って、常にディマ検出センサ９０に対向する部分の厚さＴ_１が厚さＴ_２よりも薄く形成され、磁束密度が厚さＴ_２の部分よりも低くなる形状であれば良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、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。

１…レバースイッチ装置、５…車両、６…ステアリング、７…ステアリングコラムカバー、１０…操作レバー、１１…挿入部、１２…レバー本体、１３…回転軸部、１４…駆動突起部、１５…挿入穴、１６…節度ピース、１７…スプリング、２０…筐体、２１…上部筐体、２１ａ…係止部、２１ｂ…支持穴部、２２…下部筐体、２２ａ…係止突起部、２２ｂ…環状溝部、２５…節度ブロック、２５ａ…節度溝、３０…ブラケット、３１…回転軸部、３２…環状壁部、３３…支持穴部、３４…駆動突起部、４０…ホルダ、４１…嵌合溝、４２…保持溝、５０，５０ａ〜５０ｅ…マグネット、５１…円板部、５２…上面、５３…下面、５４…突出部、５５…凹部、５６…円筒部、５７…貫通孔、７０…マグネットホルダ、７１…底部、７２…マグネット支持軸、７３…壁部、８０…ターン検出センサ、９０…ディマ検出センサ、１００…基板、１０１…配置面、１１０…コネクタ、１５０…制御部、１５１…しきい値、５００…磁場、５０３…平面、５０４…平面、５０５…写像、５０６…直線、５３０，５３０ａ〜５３０ｅ…傾斜、５６０…周溝部、８００…検出面、８０１…交点、９００…検出面、９０１…交点、９１１…交点

Claims (2)

1. 回転軸の周りを回転し、前記回転軸を含む平面に対して面対称な磁場を生成する回転部材と、
   基材の配置面に配置され、前記回転部材の回転角を検出する回転角検出部と、
   前記回転部材と前記配置面との相対移動による接近及び離脱を検出し、前記回転軸と前記配置面との交点を通る直線と前記配置面に前記回転部材を投影して得られる写像の外周との交点に配置された移動検出部と、
   を備え、
   前記回転部材は、予め定められた回転角の範囲において、前記移動検出部と対向する部分の厚みが、前記平面に直交する平面に対して前記移動検出部と面対称となる前記配置面上の位置に対向する部分の厚みよりも薄い、
   回転移動検出装置。
2. 第１の回転軸を軸とする第１の回転操作、及び前記第１の回転軸と交差する第２の回転軸を軸とする第２の回転操作が可能な操作部と、
   前記操作部になされた前記第１の回転操作を前記回転部材の前記回転軸の周りの回転に変換する第１の変換部と、
   前記操作部になされた前記第２の回転操作を前記回転部材と前記配置面との相対移動に変換する第２の変換部と、
   を備えた請求項１に記載の回転移動検出装置。
   

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