JPH1116463A - スイッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期に亘って安定したスイッチング特性を有
するスイッチング装置を得る。 【解決手段】 外部操作により軌道１０Ａ上を移動する
可動磁石１３と、該軌道１０Ａの両端において、可動磁
石１３が吸着する固定磁性体７Ｌ、７Ｒの背面側に一体
に設けられたホール素子２Ｌ、２Ｒとを有し、前記ホー
ル素子２Ｌ、２Ｒの出力に基づいてスイッチング信号を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサを用い
たスイッチング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気回路を開閉するスイッチング
装置として、例えば図７に示す特公昭５２−１１０７号
公報に開示のタンブラースイッチが知られている。この
タンブラースイッチは、端子金具１０７に揺動自在に載
置されたＵ字状可動片１０１が、その両側片１０２、１
０２間に嵌着された発条１０６を、該両側片１０２、１
０２を内方に突出させた突起１０３、１０３に当接させ
て保持するとともに、発条１０６を圧縮させた状態で反
転動作するハンドル１１５によって揺動して、Ｕ字状可
動片１０１の一側片１０２の外方に形成した可動接点１
２１を、該可動接点１２１と対向配置した固定接点１１
１との間で開放、接触させるように構成している。

【０００３】処で、このようなタンブラースイッチは、
金属接点を使用しているために接点間の摩耗や劣化など
で接点抵抗が増加し、入力装置の出力信号が不安定にな
りばかりでなく、チャタリングを生ずるなどして信号波
形が乱れるため、長期に亘る使用は不可能であるという
問題点があった。また、Ｕ字状可動片を一方に付勢する
発条も劣化により接触不良を発生させるという問題もあ
った。そこで、本出願人は、圧電素子を利用することに
よって、金属接点及び発条が省略できた無接点型のスイ
ッチング装置を既に提案した。即ち、このスイッチング
装置は、スライド自在に設けられたキートップと一体化
して軌道上を移動する移動部材を、軌道端部に固定配置
した圧電素子に衝突させることにより、該圧電素子の出
力を識別してスイッチング信号を得るようにしている。
そして、このスイッチング装置により、金属接点を不用
にして接点の経時劣化が解消されるとともに、発条も省
略できて、長期に亘り確実なスイッチング動作を良好に
得ることができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人がさらに実験を重ねた結果、前記のスイッチング装置
では、圧電素子は、ある一定以上の加速力や速度が移動
部材にあって初めて衝撃を検出するが、スイッチ操作者
の操作によって移動部材を圧電素子に衝突させる際の加
速力に違いがあるため出力がバラツキ、そのため、圧電
素子における出力電圧の閾値の設定が難しくなる、とい
う問題がある。そこで、安定した加速力を構造上から自
動的に付与させようとすると、機構設計が複雑となって
例えば装置全体が大型化する、という問題もある。本発
明は上記事情に鑑みなされたもので、耐久性に優れると
ともに、安定したスイッチング特性が得られ、しかも構
造が簡単化して設計も容易となるスイッチング装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るスイッチング装置は、外部操作により軌
道上を移動する磁性体である移動部材と、少なくとも前
記軌道に近接して固設され、前記移動部材の移動に伴う
磁界変化を検出する磁気センサと、を具備し、前記磁気
センサの出力に基づいてスイッチング信号が発せられる
ことを特徴とするものである。

【０００６】あるいは、前記磁気センサが、前記軌道の
両端にそれぞれ固定配置した磁性体に付設するホール素
子であり、前記移動部材が可動磁石であることを特徴と
するものであってもよい。あるいは、前記固定磁性体が
金属板であることを特徴とすることもできる。

【０００７】そして、磁性体である移動部材が磁気セン
サに接近することで、磁気センサが磁力を検出して電気
信号が得られるので、例えば軌道の両端に配置した磁気
センサのうち、一方の磁気センサの電気信号を検出した
ときと、他方の磁気センサの電気信号を検出したときと
をそれぞれ識別することにより、スイッチング信号が得
られる。また、磁気センサとしてホール素子を適用し、
移動部材に可動磁石を用いることにより、磁力の検出が
常に安定して行えて、簡単な構造の無接点型のスイッチ
ング装置が実現できる。また、移動部材を可動磁石し
て、軌道の両端に固定磁性体が配置された構成とする
と、可動磁石と固定磁性体との吸着によるスイッチング
動作が確実に行われるとともに、この吸着によってスイ
ッチ操作時の節度感及びクリック音が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスイッチング
装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。図
１は本発明に係るスイッチング装置の一実施形態による
断面図、図２は同装置の分解斜視図を示している。図１
及び図２に示すように、スイッチング装置１は、樹脂等
で成型されたアンダーカバー１０と、アンダーカバー１
０に被着されるアンダーケース１１と、アンダーカバー
１０及びアンダーケース１１上に被着されるボディーケ
ース１２と、アンダーカバー１０の軌道１０Ａの両端部
に設けられたストッパ３Ｌ、３Ｒ面に配置したホール素
子２Ｌ、２Ｒと、ホール素子２Ｌ、２Ｒを背面側に一体
的に設けて固定配置された金属板からなる固定磁性体７
Ｌ、７Ｒと、各固定磁性体７Ｌ、７Ｒに対向するととも
に、アンダーカバー１０の軌道１０Ａ上を移動可能に設
けられた移動部材である可動磁石１３と、可動磁石１３
とキートップ５とを連結するプランジャ１４とより構成
される。なお、ホール素子２Ｌ、２Ｒは固定磁性体７
Ｌ、７Ｒに接着剤によって接着されている。

【０００９】アンダーカバー１０は、上面部が開放口と
なっているケースで成型されており、その底部は中央で
凸になる一定曲率で形成された曲面で、中央の長手方向
には溝部となる軌道１０Ａが設けてある。アンダーカバ
ー１０に形成された曲面は、後述する可動磁石１３を、
常に軌道１０Ａの両端位置に付勢させるためのものであ
る。軌道１０Ａの両端部には溝部の曲面より直角方向に
形成された斜面が設けてありストッパ３Ｌ、３Ｒとが形
成されている。ストッパ３Ｌ、３Ｒの底部にはホール素
子２Ｌ、２Ｒの端子部を挿入通過させるための図示しな
い小孔が設けてある。また、アンダーカバー１０の外側
面にはフック１５が複数個所に設けてある。

【００１０】アンダーケース１１は、アンダーケース１
０の内嵌される蓋状の成型部材で、長手方向の中央には
軌道１０Ａに対応する位置に長穴１６が設けてある。長
穴１６は後述するキートップ５と移動部材である可動磁
石１３とを接続するプランジャ１４を挿通するためのも
のである。アンダーカバー１０上に位置するキートップ
５は、長方形状の平板部５Ａと、平板部５Ａの中心に設
けられた一段高い釦部５Ｂとを一体的に形成した成型部
材で、平板部５Ａがアンダーケース１１上を摺動可能に
設けられるとともに、釦部５Ｂの中心には裏側より穿設
されためくら穴１７（図１参照）が設けてある。めくら
穴１７には後述するプランジャ１４が嵌挿される。

【００１１】アンダーカバー１０及びアンダーケース１
１上に位置するボディーケース１２は、無底のケースで
あり、アンダーカバー１０の外面に密接する内面を有す
るとともに、キートップ５を収納可能とする段差部１２
Ａが上面に設けてある。段差部１２Ａには中央に長手方
向に沿う角穴１８が設けてあり、段差部１２Ａは内部に
キートップ５の平板部５Ａを収納する幅を有し、長手方
向に平板部５Ａを移動できる空間を備えている。

【００１２】段差部１２Ａ内にキートップ５を挿入する
と、キートップ５の平板部５Ａは段差部１２Ａ内に密閉
され、キートップ５の釦部５Ｂが角穴１８より突出し
て、角穴１８内で長手方向に移動自在に取り付けらる。
なお、ボディーケース１２の下辺には小孔１９が複数個
設けてあり、ボディーケース１２をアンダーカバー１０
に被着させると、小孔１９はアンダーカバー１０に設け
たフック１５に係合し、これによりボディーケース１２
の自然的逸脱が防止される。

【００１３】プランジャ１４は、先端が二又に形成され
た保持部１４Ａと柄部１４Ｂとからなり、保持部１４Ａ
には小孔を貫通してピン１４Ｃが取り付けられる。ピン
１４Ｃは可動磁石１３に設けられた長穴の空洞１３Ａを
貫通してこの可動磁石１３を保持部１４Ａに移動自在に
保持させる。つまり、可動磁石１３は保持部１４Ａに対
して空洞１３Ａの長さに相当した一定量だけ可動可能に
設けられている。可動磁石１３はアンダーカバー１０の
軌道１０Ａ内に滑合する幅を有し、保持部１４Ａにピン
１４Ｃを介して取り付けられる。可動磁石１３を取り付
けたプランジャ１４は柄部１４Ｂが、キートップ５のめ
くら穴１７に嵌挿される部分で、柄部１４Ｂの長程には
小突起１４Ｄが設けてある。

【００１４】この小突起１４Ｄは、プランジャ１４をキ
ートップ５に取り付ける際のコイルスプリング２０を係
止させる部分で、プランジャ１４は、図１に示すように
柄部１４Ｂにコイルスプリング２０を巻装させた状態で
キートップ５に挿入されて、常時下方へ付勢されること
によって可動磁石１３が軌道１０Ａから逸脱しないよう
になっている。また、曲面形成され軌道１０Ａ上に位置
する可動磁石１３をプランジャ１４により下方へ付勢す
ることにより、可動磁石１３が常に軌道１０Ａの両端側
へ付勢されるため、キートップ５を、意図的に軌道１０
Ａの両端部から外れた中途半端な位置に設定しようとし
ても、可動磁石１３が軌道１０Ａの途中で停止すること
がなく、このような位置の設定ができない。

【００１５】上述した各種部分の組み付けは、アンダー
カバー１０の軌道１０Ａのストッパ３Ｌ、３Ｒに、ホー
ル素子２Ｌと固定磁性体７Ｌとを一方に取り付け、他方
にホール素子２Ｒと固定磁性体７Ｒとを取り付ける。次
に、予めプランジャ１４の保持部１４Ａに取り付けた可
動磁石１３を軌道１０Ａ内に配置する。次いで、プラン
ジャ１４の柄部１４Ｂをアンダーケース１１の長穴１６
に挿通させた状態で、アンダーケース１１をボディーケ
ース１０に嵌合する。ボディーケース１０より突出する
柄部１４Ｂにコイルスプリング２０を取り付けてキート
ップ５を被せると、キートップ５はアンダーケース１１
上に載置される。最後にキートップ５の釦部５Ｂをボデ
ィーケース１２の角穴１８より突出させた状態で、ボデ
ィーケース１２をアンダーカバー１０上に被着する。

【００１６】以下、図３乃至図５を参照してスイッチン
グ装置１の動作について説明する。図３に示すように、
スイッチング装置１のキートップ５が図中右側にあっ
て、軌道１０Ａの一端側に配置されているときは、可動
磁石１３は段差部１２Ａ内において固定磁性体７Ｒに磁
力によって吸引されている。このとき、プランジャ１４
のピン１４Ｃは、可動磁石１３の空洞１３Ａ内を遊装状
態で貫通されている。

【００１７】図４に示すように、キートップ５を図中左
側に付勢すると、ピン１４Ｃは可動磁石１３の空洞１３
Ａの端面に当接して、可動磁石１３を矢示方向へ移動さ
せるように作用する。

【００１８】そして、図５に示すように、キートップ５
の外部操作による押圧力が磁力より勝ると、可動磁石１
３は固定磁性体７Ｒから引き離されて、軌道１０Ａ上を
左側へ移動する。キートップ５がボディーケース１２に
設けた角穴１８の端縁に当接して停止すると、可動磁石
１３は、その磁力によって、他方側の固定磁性体７Ｌに
吸引され、位置規制されて固定状態に置かれたプランジ
ャ１４に対して、空洞１３Ａにより形成されたクリアラ
ンスだけ一定量を移動して、固定磁性体７Ｌに吸引され
る。その際、可動磁石１３の端部が例えばＮ極であれ
ば、固定磁性体７ＬにはＳ極が磁気誘導により形成さ
れ、可動磁石１３と固定磁性体７Ｌとは互いに吸引し合
う。そして、可動磁石１３が固定磁性体７Ｌに接触した
時、可動磁石１３の磁界がホール素子７Ｌを通過するこ
とにより、ホール素子７Ｌは、可動磁石１３の接触を検
出してスイッチング信号を出力する。なお、可動磁石１
３の磁界は、該可動磁石１３が固定磁性体７Ｌと接触す
る直前の、空洞１３Ａ内を移動開始時に既に検出される
が、その強度が異なる。従って、ホール素子７Ｌは、可
動磁石１３が固定磁性体７Ｌと接触する直前に検出され
る電圧値を閾値とし、これより大きい値を検出した時、
両者の接触を検出するように設定されている。なお、可
動磁石１３が固定磁性体７Ｌに接触した時、プランジャ
１４に設けられたコイルスプリング２０の作用、曲面で
形成された軌道１０Ａの作用、並びに磁力によって、ス
イッチの節度（クリック）感、及びクリック音が得られ
る。

【００１９】図６はホール素子２Ｌ、２Ｒを用いた場合
の回路図を示す。ホール素子２Ｌ（２Ｒ）の相互に対向
する一対の電極間には入力段３５を介して安定化した直
流電圧（１２Ｖ）が印加されている。ホール素子２Ｌ
（２Ｒ）の出力信号は、差動増幅器３７で直流増幅した
のち、パルスを生成するための出力段３９を介して取り
出される。

【００２０】上記実施形態では、移動部材を可動磁石１
３として、固定磁性体７Ｒ、７Ｌを金属板として構成し
たが、移動部材を金属等の磁性体とし、固定磁性体を磁
石として構成したり、あるいは、移動部材及び固定磁性
体を共に磁石として構成することもできる。また、移動
部材を可動磁石１３とし、固定磁性体を省略することも
できる。この場合、磁石の吸着相手がないので、吸着す
る際に生じる節度感及びクリック音は、プランジャのコ
イルスプリングの作用と軌道の曲面の作用とで得るよう
に構成することができる。さらに、上記実施形態では、
移動部材を可動磁石１３として、移動部材が曲面に形成
した軌道上を移動して固定磁性体を吸着する構成とした
が、軌道は曲面状でなく、直線状に形成されていてもよ
い。また、上記実施形態では、磁気センサとしてホール
素子を用いた場合について述べたが、ホール素子の外
に、磁気抵抗素子やピックアップコイル等も適用でき
る。また、上記実施形態では、ホール素子は軌道上のス
トッパに配設する構成としたが、磁界変化を検出できる
軌道に沿った近接位置であれば、特にこのストッパ位置
に限定されるものではない。さらに、ホール素子は軌道
の両端に配置される構成としたが、必ずしも両端に配置
されていなくても一端のみに配置して一接点構造のスイ
ッチとして構成してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスイッチ
ング装置は、キートップと一体に設けられる移動部材の
移動を磁気センサで検出してスイッチング信号を得る無
接点型としているので、接点型スイッチにおける接点間
の磨耗や劣化などによる接点の経時劣化がなくなり、耐
久性に優れるとともに長期にわたり確実なスイッチング
動作が得られる。また、磁石を用いた簡単な構造で、ス
イッチの節度感及びクリックが容易に得られて、スイッ
チ操作の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すスイッチング装置の
断面図である。

【図２】図１のスイッチング装置の分解斜視図である。

【図３】図１のスイッチング装置の動作を示す断面図で
ある。

【図４】図１のスイッチング装置の動作を示す断面図で
ある。

【図５】図１のスイッチング装置の動作を示す断面図で
ある。

【図６】図１のスイッチング装置に用いられる演算回路
のブロック図である。

【図７】従来例のタンブラースイッチの断面図である。

【符号の説明】

１ スイッチング装置 ２Ｌ、２Ｒ ホール素子 ３Ｌ、３Ｒ ストッパ ５ キートップ ７Ｌ、７Ｒ 固定磁性体 １０Ａ 軌道 １３ 可動磁石 １３Ａ 空洞 １４ プランジャ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部操作により軌道上を移動する磁性体
   である移動部材と、少なくとも前記軌道に近接して固設
   され、前記移動部材の移動に伴う磁界変化を検出する磁
   気センサと、 を具備し、 前記磁気センサの出力に基づいてスイッチング信号が発
   せられることを特徴とするスイッチング装置。
2. 【請求項２】 前記磁気センサが、前記軌道の両端にそ
   れぞれ固定配置した磁性体に付設するホール素子であ
   り、前記移動部材が可動磁石であることを特徴とする請
   求項１記載のスイッチング装置。
3. 【請求項３】 前記固定磁性体が金属板であることを特
   徴とする請求項２記載のスイッチング装置。