JP6051407B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に自動車のブレーキペダル操作時の、ストップランプの消点灯制御等に用いられる車両用のスイッチ装置に関するものである。

近年、ブレーキペダルを踏み込んだ際にはストップランプを点灯させ、離した際には消灯させる、ブレーキペダルの操作に伴うストップランプの制御用として、様々なスイッチ装置が使用されている。

このような、従来のスイッチ装置について、図６〜図９を用いて説明する。

図７は従来のスイッチ装置の断面図、図８は同部分斜視図であり、同図において、１は略箱型で絶縁樹脂製のケース、２は略半円柱状で上下面にＮ極とＳ極が設けられた磁石で、磁石２がケース１内底面に装着されると共に、この磁石２によって上下方向に磁界が形成されている。

そして、３は前後面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板、４はホールＩＣ等の磁気検出手段で、この磁気検出手段４が配線基板３下端に実装装着されて、磁石２側面に所定の間隙を空けて対向配置されている。

また、５はリレー等のスイッチング手段、６は略Ｌ字状で銅合金等の端子で、複数の端子６の下端が半田付け等によって配線基板３に実装されると共に、この複数の端子６と磁気検出手段４、スイッチング手段５が配線パターンを介して、電気的に接続されている。

さらに、７は絶縁樹脂製のカバーで、このカバー７がケース１上面を覆うと共に、複数の端子６の上端がカバー７上面の角筒部７Ａ内に延出して、スイッチ装置８が構成されている。

そして、このように構成されたスイッチ装置８が、図６の斜視図に示すように、自動車のブレーキペダル２０のアーム２０Ａに固着された磁性体２１に、磁石２が所定の間隙を空けて対向するように装着されると共に、複数の端子６の上端がリード線やコネクタ（図示せず）等によって、車両のストップランプや電子回路（図示せず）等に接続される。

なお、このようにブレーキペダル２０が踏み込まれていない状態では、磁石２が磁性体２１に近接して、磁石２の磁気が強くなり、図９の波形図に示すように、この磁界の垂直方向の磁力、例えば１０ｍＴ前後の磁束密度を磁気検出手段４が検出しているため、これに接続されたスイッチング手段５はＯＦＦとなって、ストップランプは消灯した状態となっている。

以上の構成において、ブレーキペダル２０が踏み込まれると、アーム２０Ａが回動軸２０Ｂを支点として回動し、磁性体２１が磁石２を収納したスイッチ装置８から離れるため、磁石２の磁気が弱くなり、この漸次減少する磁束密度を磁気検出手段４が検出する。

そして、この磁気の変化が所定の値以下、例えば０ｍＴ前後の磁束密度になると、磁気検出手段４からスイッチング手段５にＯＮ信号が出力されて、スイッチング手段５がＯＮとなり、ストップランプが点灯する。

つまり、ブレーキペダル２０の操作によって、スイッチ装置８の磁石２に対向した磁性体２１を接近、あるいは離す方向に移動させて、磁石２と磁性体２１の距離を変化させると共に、この移動に伴って変化する磁石２の磁気を磁気検出手段４が検出し、所定の磁束密度、例えば３〜−３ｍＴ前後の磁束密度になると、スイッチング手段５をＯＦＦまたはＯＮさせることで、ストップランプの消点灯を行うように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１２−１９９０４７号公報

しかしながら、上記従来のスイッチ装置においては、ブレーキペダル２０を操作した際に、磁性体２１の移動に伴って磁気検出手段４が検出する磁石２の磁束密度の変化が比較的緩やかであるため、図９に示すように、例えば３〜−３ｍＴ前後の磁束密度でスイッチング手段５を切換えようとした場合、その間の磁石２と磁性体２１の距離Ｌ、すなわちブレーキペダル２０の操作量が大きなものとなってしまい、精度のよい検出を行うことが困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高精度な検出が行え、確実な操作が可能なスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ケース内底面に装着され上下方向に磁界が形成された略柱状の磁石の下端に、側面に所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出手段の方向に突出する、略三角柱状の傾斜部を設けてスイッチ装置を構成したものであり、磁石下端の略三角柱状の傾斜部によって、磁石下面の面積が大きく形成され、ブレーキペダルの小さな操作量で、磁気検出手段が検出する磁石の磁束密度が大きく変化するため、高精度な検出を行うことができ、確実な操作が可能なスイッチ装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、高精度な検出が行え、確実な操作が可能なスイッチ装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるスイッチ装置の断面図 同分解斜視図 同部分斜視図 同波形図 同他の実施の形態による部分斜視図 ブレーキペダルの斜視図 従来のスイッチ装置の断面図 同部分斜視図 同波形図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるスイッチ装置の断面図、図２は同分解斜視図、図３は同部分斜視図であり、同図において、１１は略箱型でポリブチレンテレフタレートやポリオキシメチレン等の絶縁樹脂製のケース、１２は略半円柱状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石で、上下面にＮ極とＳ極が設けられ、上下方向に磁界が形成された磁石１２が、ケース１１の内底面に装着されている。

また、１３は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、前後面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、この配線基板１３下端にホールＩＣ等の磁気検出手段１４が実装装着されて、磁石１２側面に所定の間隙を空けて対向配置されている。

そして、この磁気検出手段１４は上下方向に形成された磁石１２の磁界の、検出面に対して垂直な前後方向の磁力を検出するホール素子等の、複数の磁気素子１４Ａと１４Ｂが上下に配列されて形成されると共に、磁石１２下端には磁気検出手段１４の方向に突出する、略三角柱状の傾斜部１２Ａが設けられて、磁石１２下面の面積が大きく形成されている。

さらに、１５は接点式のリレーや、ＧａＮやＳｉＣ等を用いた半導体リレー等のスイッチング手段、１６は略Ｌ字状で銅合金等の端子で、複数の端子１６の下端が半田付け等によって配線基板１３に実装されると共に、この複数の端子１６に、例えば、複数の端子１６Ａにはスイッチング手段１５を介して磁気検出手段１４の磁気素子１４Ａが、複数の端子１６Ｂには磁気検出手段１４の磁気素子１４Ｂが直接、配線パターンを介して電気的に接続されている。

また、１７は絶縁樹脂製のカバーで、このカバー１７がケース１１上面を覆うと共に、複数の端子１６の上端がカバー１７上面の角筒部１７Ａ内に延出して、スイッチ装置１８が構成されている。

そして、このように構成されたスイッチ装置１８が、図６の斜視図に示すように、自動車のブレーキペダル２０のアーム２０Ａに固着された磁性体２１に、磁石１２が所定の間隙を空けて対向するように装着されると共に、複数の端子１６の上端がリード線やコネクタ（図示せず）等によって、車両のストップランプや電子回路（図示せず）等に接続される。

なお、このようにブレーキペダル２０が踏み込まれていない状態では、下端の突出した略三角柱状の傾斜部１２Ａによって、下面の面積が大きく形成され、磁束密度が大きな磁石１２が、磁性体２１に近接して磁気がさらに強くなり、図４の波形図に示すように、この磁界の検出面に対して垂直方向の磁力、例えば２０ｍＴ前後の大きな磁束密度を磁気検出手段１４の磁気素子１４Ａが検出しているため、磁気検出手段１４からスイッチング手段１５にＯＦＦ信号が出力され、スイッチング手段１５はＯＦＦとなって、端子１６Ａに接続されたストップランプは消灯した状態となっている。

また、磁気検出手段１４の磁気素子１４Ｂも同じく２０ｍＴ前後の大きな磁束密度を検出しているが、電子回路に接続された端子１６Ｂには、上記とは逆に磁気検出手段１４からＯＮ信号が出力され、これが電子回路に出力されて、例えば、アクセルペダルの踏み込みに関わりなく車両の走行速度を一定に保つ、所謂オートクルーズ装置は動作可能な状態となっている。

以上の構成において、ブレーキペダル２０が踏み込まれると、アーム２０Ａが回動軸２０Ｂを支点として回動し、磁性体２１が磁石１２を収納したスイッチ装置１８から離れるため、磁石１２の磁気が弱くなり、この磁束密度を磁気検出手段１４が検出する。

なお、この時、磁気検出手段１４の磁気素子１４Ａと１４Ｂは上下に配列され、例えば磁気素子１４Ａは磁石１２の中間部に、磁気素子１４Ｂは磁石１２の端部に対向配置されて、各々が検出する磁界の検出面に対して垂直方向の磁力の大きさが異なるため、磁気素子１４Ａが検出する磁束密度の波形Ｍの変化は、磁気素子１４Ｂが検出する磁束密度の波形Ｎよりも急激に減少するものとなる。

そして、この磁気の変化が所定の値以下、例えば磁気素子１４Ａが検出する波形Ｍの変化が０ｍＴ前後の磁束密度になると、磁気検出手段１４からスイッチング手段１５にＯＮ信号が出力されて、スイッチング手段１５がＯＮとなり、端子１６Ａに接続されたストップランプが点灯する。

また、この後、さらにブレーキペダル２０が踏み込まれると、磁気素子１４Ｂが検出する波形Ｎの磁束密度も０ｍＴ前後となるため、磁気検出手段１４から端子１６ＢにＯＦＦ信号が出力され、これが端子１６Ｂから電子回路に出力されて、車両のオートクルーズ装置が停止する。

つまり、ブレーキペダル２０の操作によって、スイッチ装置１８の磁石１２に対向した磁性体２１を接近、あるいは離す方向に移動させると共に、この移動に伴って磁気検出手段１４の磁気素子１４Ａと１４Ｂが検出する磁石１２の磁気の変化に応じて、スイッチング手段１５をＯＦＦまたはＯＮ、あるいは磁気検出手段１４からＯＮまたはＯＦＦ信号を出力することで、ストップランプの消点灯やオートクルーズ装置の制御等を行うように構成されている。

そして、この時、本発明においては、略半円柱状の磁石１２の下端に、磁気検出手段１４の方向に突出する略三角柱状の傾斜部１２Ａが設けられ、磁石１２下面の面積が大きく形成されて、磁気検出手段１４が検出する磁石１２の磁束密度が大きくなっているため、ブレーキペダル２０の小さな操作量で、磁束密度を大きく変化させて高精度な検出を行うことが可能なようになっている。

すなわち、磁石１２下端の略三角柱状の傾斜部１２Ａによって、磁石１２下面の面積を大きく形成し、図４に示すように、２０ｍＴ前後と大きな磁束密度から急激に変化する波形ＭやＮによって、磁石１２の磁界の検出面に対して垂直方向の磁力を検出することで、例えば３〜−３ｍＴ前後の磁束密度でスイッチング手段１５を切換えようとした場合、その間の磁石１２と磁性体２１の小さな距離Ｓ、すなわちブレーキペダル２０の小さな操作量で、精度良く検出が行えるように構成されている。

さらに、複数の磁気素子１４Ａと１４Ｂを上下に配列して磁気検出手段１４を形成し、上記のように、急激に減少する磁束密度の波形Ｍの変化を、磁気素子１４Ａが検出してストップランプの消点灯を、これよりはやや緩やかな波形Ｎの変化を、磁気素子１４Ｂが検出してオートクルーズ装置の制御を行うことで、先ずストップランプを点灯した後、さらにブレーキペダル２０が操作された場合にのみ、オートクルーズ装置を停止させるといった、確実な操作を行うことが可能なようになっている。

なお、複数の磁気素子１４Ａと１４Ｂを上下ではなく、図５の部分斜視図に示すように、複数の磁気素子１４Ａと１４Ｂを左右に配列して磁気検出手段１４を形成し、これを下端に略三角柱状の傾斜部１２Ａが設けられた磁石１２の側面に対向配置した場合には、磁石１２の上面を平坦ではなく傾倒面１２Ｂに形成することによって、例えば磁気素子１４Ａが検出する磁束密度は急激に変化し、磁気素子１４Ｂが検出する磁束密度はこれよりやや緩やかに変化するようにすることができる。

そして、以上の説明では、略半円柱状の磁石１２の下端に略三角柱状の傾斜部１２Ａを形成した構成について説明したが、略角柱状の磁石を用い、この下端に対向配置された磁気検出手段１４の方向に突出する、略三角柱状の傾斜部を設けた構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、磁気検出手段１４を複数の磁気素子１４Ａと１４Ｂを上下または左右に配列して形成し、これらによってストップランプの消点灯やオートクルーズ装置の制御等を行う構成について説明したが、例えばストップランプの消点灯のみを行う場合には、一つの磁気素子のみで磁気検出手段１４を形成した構成としてもよい。

さらに、以上の説明では、スイッチ装置１８に磁気検出手段１４とスイッチング手段１５を一体に設けた構成について説明したが、スイッチング手段１５を車両側に設けた構成や、あるいは、磁気検出手段１４やスイッチング手段１５から、さらに複数の信号を出力し、ストップランプやオートクルーズ装置以外の装置の制御をも行う構成としても、本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、ケース１１内底面に装着され上下方向に磁界が形成された略柱状の磁石１２の下端に、側面に所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出手段１４の方向に突出する、略三角柱状の傾斜部１２Ａを設けることによって、磁石１２下端の略三角柱状の傾斜部１２Ａにより、磁石１２下面の面積が大きく形成され、ブレーキペダル２０の小さな操作量で、磁気検出手段１４が検出する磁石１２の磁束密度が大きく変化するため、高精度な検出を行うことができ、確実な操作が可能なスイッチ装置を得ることができるものである。

本発明によるスイッチ装置は、高精度な検出が行え、確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のストップランプの消点灯制御用として有用である。

１１ ケース
１２ 磁石
１２Ａ 傾斜部
１２Ｂ 傾倒面
１３ 配線基板
１４ 磁気検出手段
１４Ａ、１４Ｂ 磁気素子
１５ スイッチング手段
１６、１６Ａ、１６Ｂ 端子
１７ カバー
１７Ａ 角筒部
１８ スイッチ装置
２０ ブレーキペダル
２０Ａ アーム
２０Ｂ 回動軸
２１ 磁性体

Claims (1)

1. 略箱型のケースと、このケース内底面に装着され、上下方向に磁界が形成された略柱状の磁石と、この磁石側面に所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出手段からなり、上記磁石の下端に上記磁気検出手段の方向に突出する、略三角柱状の傾斜部を設けたスイッチ装置。

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