JP2010038773A - 操作位置判定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】必要とする磁石の数を減らして部品点数を削減し、さらに組み付け性を向上させることができる操作位置判定装置を提供する
【解決手段】レバーコントロールスイッチ装置1の判定部5は、Z方向の操作位置を判定するため、第1のハーフブリッジ回路(S1_0°)の出力電圧V1と第5のハーフブリッジ回路(S3_0°(M1、M2))の出力電圧V5との差分を算出することで、出力電圧V11を算出する。判定部5は、この出力電圧V11の値によってX方向なら第1及び第3のMRセンサ40、42を構成するハーフブリッジ回路を組み合わせて出力電圧を算出し、Y方向なら第2及び第4のMRセンサ41、43を構成するハーフブリッジ回路を組み合わせて出力電圧を算出して、X、Y方向の操作位置を判定する。
【選択図】図1
【解決手段】レバーコントロールスイッチ装置1の判定部5は、Z方向の操作位置を判定するため、第1のハーフブリッジ回路(S1_0°)の出力電圧V1と第5のハーフブリッジ回路(S3_0°(M1、M2))の出力電圧V5との差分を算出することで、出力電圧V11を算出する。判定部5は、この出力電圧V11の値によってX方向なら第1及び第3のMRセンサ40、42を構成するハーフブリッジ回路を組み合わせて出力電圧を算出し、Y方向なら第2及び第4のMRセンサ41、43を構成するハーフブリッジ回路を組み合わせて出力電圧を算出して、X、Y方向の操作位置を判定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、操作位置判定装置に関する。
従来の技術として、複数の操作位置を指示するシフトレバーと、ケースに設けられ、シフトレバーを案内する第1及び第2の溝と、シフトレバーが第1の溝及び第2の溝のどちらに位置するかを検出する検出スイッチと、ケース内に設けられた2つのバイアスマグネットと、ケース内に設けられ、2つのバイアスマグネットによって安定した磁界が印加され、60°ずつ磁界の検知面が異なる3つの磁気抵抗から構成される磁気抵抗素子と、シフトレバーに設けられたカウンタマグネットと、検出スイッチからの出力信号と磁気抵抗素子から出力される出力信号に基づいてシフトレバーの操作位置を判定するCPU(Central Processing Unit)と、を備えたシフト装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このシフト装置によると、まず、CPUは、検出スイッチからの出力信号に基づいてシフトレバーが第1の溝に位置するか、第2の溝に位置するのかを判定する。続いてCPUは、カウンタマグネットの移動に基づいて磁気抵抗素子から出力される位相がそれぞれ60°ずつ異なる3つの出力信号に応じて第1又は第2の溝のどの位置に操作されているのかを判定し、この2つの判定結果に基づいてシフトレバーの操作位置を検出することができる。
特開2007−333490号公報
しかし、従来のシフト装置は、検出スイッチ及び2つのバイアスマグネットを備えていることから、磁石の数の削減、部品点数の削減、及び組み付け性の改善が望まれていた。
従って本発明の目的は、必要とする磁石の数を減らして部品点数を削減し、さらに組み付け性を向上させることができる操作位置判定装置を提供することにある。
(1)本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作位置、及びプッシュ・プル操作位置に操作可能に設けられた操作部と、前記操作部に設けられ、所定の領域に磁界を発生させる磁界発生部と、前記操作部が基準操作位置にあるとき、前記磁界発生部を介して前記所定の領域内の十字の各頂点にそれぞれ設けられ、前記磁界の変化に基づく出力信号を出力する、第1の磁気センサ、第2の磁気センサ、前記第1の磁気センサに対向する第3の磁気センサ、及び第2の磁気センサに対向する第4の磁気センサ、を有する磁気センサ部と、前記第1の磁気センサと前記第3の磁気センサから出力される出力信号の第1の差分値を算出して前記プッシュ・プル操作位置を判定し、判定された前記プッシュ・プル操作位置に基づいて前記傾倒操作位置を判定する判定部と、を備えた操作位置判定装置を提供する。
(2)本発明は上記目的を達成するため、前記第1の磁気センサは、前記操作部が前記基準操作位置にあるとき、前記プッシュ・プル方向に対して感磁方向がそれぞれ45°ずつ傾き、かつ前記感磁方向が直交する2つの磁気抵抗素子からなり、第1の出力信号を出力する第1のハーフブリッジ回路、及び前記第1のハーフブリッジ回路を前記磁気抵抗素子が設置される設置面内で反時計回りに45°回転させ、第2の出力信号を出力する第2のハーフブリッジ回路、を有し、前記第2の磁気センサは、前記第1のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第3の出力信号を出力する第3のハーフブリッジ回路、及び前記第2のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第4の出力信号を出力する第4のハーフブリッジ回路、を有し、前記第3の磁気センサは、前記第1のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第5の出力信号を出力する第5のハーフブリッジ回路、前記第5のハーフブリッジ回路を設置面内で180°時計回りに回転させ、第6の出力信号を出力する第6のハーフブリッジ回路、前記第2のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第7の出力信号を出力する第7のハーフブリッジ回路、を有し、前記第4の磁気センサは、前記第6のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第8の出力信号を出力する第8のハーフブリッジ回路、及び前記第2のハーフブリッジ回路と同様の構成を有し、第9の出力信号を出力する第9のハーフブリッジ回路、を有し、判定部は、前記第1のハーフブリッジ回路から出力される前記第1の出力信号と前記第5のハーフブリッジ回路から出力される前記第5の出力信号とによって算出される前記第1の差分値に基づいて前記プッシュ・プル操作位置を判定する前記(1)に記載の操作位置判定装置を提供する。
(3)本発明は上記目的を達成するため、前記プッシュ・プル操作位置は、第1の操作位置、第2の操作位置及び第3の操作位置を有し、前記判定部は、前記操作部が前記第1の操作位置、又は前記第3の操作位置にあると判定したとき、前記第4のハーフブリッジ回路から出力される前記第4の出力信号と、前記第9のハーフブリッジ回路から出力される前記第9の出力信号と、に基づいて第2の差分値を算出して前記傾倒操作位置の第1の方向成分を算出し、前記第2のハーフブリッジ回路から出力される前記第2の出力信号と、前記第3のハーフブリッジ回路から出力される前記第3の出力信号と、に基づいて第3の差分値を算出して前記傾倒操作位置の第2の方向成分を算出する前記(2)に記載の操作位置判定装置を提供する。
(4)本発明は上記目的を達成するため、前記判定部は、前記操作部が前記第2の操作位置にあると判定したとき、前記第3のハーフブリッジ回路から出力される前記第3の出力信号と、前記第8のハーフブリッジ回路から出力される前記第8の出力信号と、に基づいて第1の加算値を算出して前記傾倒操作位置の前記第1の方向成分を算出し、前記第1のハーフブリッジ回路から出力される前記第1の出力信号と、前記第6のハーフブリッジ回路から出力される前記第6の出力信号と、に基づいて第2の加算値を算出して前記傾倒操作位置の前記第2の方向成分を算出する前記(3)に記載の操作位置判定装置を提供する。
このような発明によれば、必要とする磁石の数を減らして部品点数を削減し、さらに組み付け性を向上させることができる。
以下に、本発明の操作位置判定装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。
[実施の形態]
(レバーコントロールスイッチ装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るレバーコントロールスイッチ装置の概略図である。本発明における操作位置判定装置をレバーコントロールスイッチ装置とした場合について説明する。
(レバーコントロールスイッチ装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るレバーコントロールスイッチ装置の概略図である。本発明における操作位置判定装置をレバーコントロールスイッチ装置とした場合について説明する。
なお、レバーコントロールスイッチ装置1は、一例として、Y軸支持部15を台座11に対して垂直に保ち、X軸支持部14の回転に伴って操作部17が移動する方向をX軸方向とし、X軸支持部14を台座11に対して平行となるように保ち、Y軸支持部15の回転に伴って操作部17が移動する方向をY軸方向とし、操作部17に対するプッシュ及びプル方向、言い換えるなら後述する磁石3の中心を通る軸方向をZ軸方向とし、Z軸は、X−Y軸の交点を中心に変位するものとする。
また、操作部17の中心軸が、X−Y軸に対して直交する操作位置を基準操作位置とし、そのときのZ軸をZ(基準操作位置)と示すものとする。
例えば、このレバーコントロールスイッチ装置1は、車両に搭載されたとき、一例として、X方向の操作位置によってウインカを、Y方向の操作位置によってハイビームとパッシングの切り替えを、Z方向の操作位置によってライトのオン・オフを操作できるものである。なお、X方向の操作位置とは、X軸回りに回転した位置であり、Y方向の操作位置とは、Y軸回りに回転した位置である。
レバーコントロールスイッチ装置1は、図1に示すように、磁石(磁界発生部)3と、磁気センサ部4と、支持機構部10と、操作部17と、を備えて概略構成されている。
(支持機構部の構成)
支持機構部10は、図1に示すように、台座11の上面から垂直方向に立ち上って対向する1組の凸部12を有している。凸部12に設けられた開口に挿入されたピン13は、ロ形状を有するX軸支持部14の対応する2辺中央に設けられた開口にも挿入され、X軸支持部14は、ピン13を回転軸として回転自在に台座11に設けられている。X軸支持部14は、ピン13を回転軸とすることで、Y方向への操作部17の傾倒操作を可能としている。
支持機構部10は、図1に示すように、台座11の上面から垂直方向に立ち上って対向する1組の凸部12を有している。凸部12に設けられた開口に挿入されたピン13は、ロ形状を有するX軸支持部14の対応する2辺中央に設けられた開口にも挿入され、X軸支持部14は、ピン13を回転軸として回転自在に台座11に設けられている。X軸支持部14は、ピン13を回転軸とすることで、Y方向への操作部17の傾倒操作を可能としている。
また、X軸支持部14は、他の2辺中央に開口を有し、コ字形状を有するY軸支持部15の対応する両端に設けられた開口にピン16を挿入することで、Y軸支持部15は、ピン16を回転軸としてX軸支持部14に対して回転可能に設けられている。Y軸支持部15は、ピン16を回転軸とすることで、X方向への操作部17の傾倒操作を可能としている。
なお、支持機構部10の構成は、上記に限定されず、傾倒操作及びプッシュ・プル操作が可能な公知の支持機構で良い。
(操作部の構成)
操作部17は、一例として図1に示すように、略球形状を有するノブ18と、ノブ18に設けられたレバー19と、を備えて概略構成されている。
操作部17は、一例として図1に示すように、略球形状を有するノブ18と、ノブ18に設けられたレバー19と、を備えて概略構成されている。
レバー19は、Y軸支持部15の長手方向上面部に設けられた開口に挿入され、図1に示すZ方向にY軸支持部15に対して移動可能、言い換えるなら、プッシュ(押下げ)及びプル(引上げ)操作可能に設けられている。
また、レバー19は、ノブ18と対向する端部に後述する磁石3を有し、ノブ18及びレバー19を介して磁石3をX―Y座標系の傾倒操作位置、及びZ軸に沿ったプッシュ・プル操作位置に自在に操作可能である。
(磁石の構成)
図2は、本発明の実施の形態に係る磁石と磁気センサ部の位置関係を示す概略図であり、図3は、本発明の実施の形態に係る磁石と磁気センサ部の位置関係を示す側面図である。なお、図2及び図3は、操作部17が基準操作位置にある場合について図示している。また、図3は、第1のMR(Magneto Resistance)センサ(S1;第1の磁気センサ)40と第3のMRセンサ(S2;第2の磁気センサ)42、及び第2のMRセンサ(S3;第3の磁気センサ)41と第4のMRセンサ(S4;第4の磁気センサ)43の配置が、同様の配置であるので、第1のMRセンサ40と第3のMRセンサ42の側面図と、第2のMRセンサ41と第4のMRセンサ43の側面図の両方を示している。
図2は、本発明の実施の形態に係る磁石と磁気センサ部の位置関係を示す概略図であり、図3は、本発明の実施の形態に係る磁石と磁気センサ部の位置関係を示す側面図である。なお、図2及び図3は、操作部17が基準操作位置にある場合について図示している。また、図3は、第1のMR(Magneto Resistance)センサ(S1;第1の磁気センサ)40と第3のMRセンサ(S2;第2の磁気センサ)42、及び第2のMRセンサ(S3;第3の磁気センサ)41と第4のMRセンサ(S4;第4の磁気センサ)43の配置が、同様の配置であるので、第1のMRセンサ40と第3のMRセンサ42の側面図と、第2のMRセンサ41と第4のMRセンサ43の側面図の両方を示している。
磁石3は、アルニコ、フェライト及びネオジム等によって形成された永久磁石であり、図2に示すように、中央が中空となった円筒形状を有し、レバー19側からN極、S極とZ軸方向、すなわちプッシュ・プル操作方向に磁化され、外側に向けて放射状に磁界を形成している。なお、磁石3は、上記の中空構造に限定されず、中空構造を持たない円柱形状でも良い。
磁石3は、図3に示すように、その厚みWが、一例として5mmであり、操作部17を介してZ軸に沿って上下、すなわちプッシュ・プル操作位置に、一例として、±2mm移動可能となっている。磁石3は、一例として、第1の操作位置(−2mm)、第2の操作位置(0mm)及び第3の操作位置(+2mm)の3つの操作位置を有するものとする。
磁石3は、操作部17の傾倒操作に基づいて基準操作位置にあるときのZ軸から傾き、図3に示すθは、その傾きを示すものとする。
(第1のMRセンサの構成)
第1のMRセンサ(S1)40は、図3に示すように、基板40a上に後述する複数の磁気抵抗素子が形成され、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第1のMRセンサ40は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
第1のMRセンサ(S1)40は、図3に示すように、基板40a上に後述する複数の磁気抵抗素子が形成され、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第1のMRセンサ40は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
図4は、本発明の実施の形態に係る第1のMRセンサの等価回路図である。図4に示す等価回路図は、図3に示す第1のMRセンサ40の回路図を示しており、M1〜M4は、磁気抵抗素子を示している。
なお、磁気抵抗素子は、一例として、基板40a上の設置面に強磁性金属の薄膜によって形成され、磁界が横切る角度によって抵抗値が変化する感磁部を有し、感磁部は、図4に示す矩形状の図形に対して短手方向にじゃばら状に折り返した形状を有している。感磁部は、磁界が平行に横切るとき、その抵抗値は変化せず、磁界と感磁部との角度が大きくなるにつれて、その抵抗値が小さくなる性質を有している。
第1のMRセンサ40は、図4に示すように、磁気抵抗素子M1〜M4によってフルブリッジ回路を形成しており、さらに、磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2とによって第1のハーフブリッジ回路、及び磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4とによって第2のハーフブリッジ回路が形成されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2は、90°の角度をなして配置され、磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2とで形成されるハーフブリッジ回路は、基準操作位置にあるZ軸に平行な直線に対して感磁部が45°となるように傾いて基板40a上に形成されている。以下では、この第1のハーフブリッジ回路を「S1_0°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4は、90°の角度をなして配置され、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4とで形成されるハーフブリッジ回路は、基準操作位置にあるZ軸に平行な直線に対して磁気抵抗素子M3の感磁部が直交するように基板40a上に形成されている。以下では、この第2のハーフブリッジ回路を「S1_45°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M3の間には、電圧Vccが印加され、磁気抵抗素子M2とM4の間は、プリント配線基板2の接地回路に電気的に接続されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2の間の中点電位は、V1(第1の出力信号)であるものとし、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4の間の中点電位は、V2(第2の出力信号)であるものとする。
(第2のMRセンサの構成)
第2のMRセンサ(S2)41は、図3に示すように、基板41a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第2のMRセンサ41は、Y軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
第2のMRセンサ(S2)41は、図3に示すように、基板41a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第2のMRセンサ41は、Y軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
図5は、本発明の実施の形態に係る第2のMRセンサの等価回路図である。図5に示す等価回路図は、図3に示す第2のMRセンサ41の回路図を示しており、磁気抵抗素子M1〜M4は、第1のMRセンサ40の磁気抵抗素子M1〜M4と同様の構成を有している。
第2のMRセンサ41は、図5に示すように、磁気抵抗素子M1〜M4によってフルブリッジ回路を形成しており、さらに、磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2とによって第3のハーフブリッジ回路、及び磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4とによって第4のハーフブリッジ回路が形成されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2によって形成される第3のハーフブリッジ回路を以下では、「S2_0°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4によって形成される第4のハーフブリッジ回路を以下では、「S2_45°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M3の間には、電圧Vccが印加され、磁気抵抗素子M2とM4の間は、プリント配線基板2の接地回路に電気的に接続されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2の間の中点電位は、V3(第3の出力信号)であるものとし、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4の間の中点電位は、V4(第4の出力信号)であるものとする。
(第3のMRセンサの構成)
第3のMRセンサ(S3)42は、図3に示すように、磁石3を介して第1のMRセンサ40に対向する位置に設けられ、基板42a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第3のMRセンサ43は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
第3のMRセンサ(S3)42は、図3に示すように、磁石3を介して第1のMRセンサ40に対向する位置に設けられ、基板42a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第3のMRセンサ43は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
図6は、本発明の実施の形態に係る第3のMRセンサの等価回路図である。図6に示す等価回路図は、図3に示す第3のMRセンサ42の等価回路図を示しており、磁気抵抗素子M1〜M4は、第1のMRセンサ40の磁気抵抗素子M1〜M4と同様の構成を有しており、磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6は、磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2を時計回りに180°回転させた形状を有している。
第3のMRセンサ42は、図6に示すように、磁気抵抗素子M1及びM2、磁気抵抗素子M5及びM6によってフルブリッジ回路が形成され、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4によってハーフブリッジ回路が形成されている。
このフルブリッジ回路は、磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2とによって第5のハーフブリッジ回路、及び磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6とによって第6のハーフブリッジ回路が形成されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2によって形成される第5のハーフブリッジ回路を以下では、「S3_0°」(M1、M2)と呼ぶものとする。
また、磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6は、第5のハーフブリッジ回路を設置面内で時計回りに180°回転させたものであるから、基準操作位置にあるZ軸に対して感磁部が45°となっている。以下では、この第6のハーフブリッジ回路を「S3_0°」(M5、M6)と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4によって形成される第7のハーフブリッジ回路を以下では、「S3_45°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M5の間、及び磁気抵抗素子M3には、電圧Vccが印加され、磁気抵抗素子M2とM6の間、及び磁気抵抗素子M4は、プリント配線基板2の接地回路に電気的に接続されている。
磁気抵抗素子M1と磁気抵抗素子M2の間の中点電位は、V5(第5の出力信号)であるとし、磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6の間の中点電位は、V6(第6の出力信号)であるとし、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4の間の中点電位は、V7(第7の出力信号)であるものとする。
(第4のMRセンサの構成)
第4のMRセンサ(S4)43は、図3に示すように、磁石3を介して第2のMRセンサ41に対向する位置に設けられ、基板43a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第4のMRセンサ43は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
第4のMRセンサ(S4)43は、図3に示すように、磁石3を介して第2のMRセンサ41に対向する位置に設けられ、基板43a上に複数の磁気抵抗素子が形成され、第1のMRセンサ40と同様に、磁石3の側面部の所定の領域に発生する磁界が、磁気抵抗素子の後述する感磁部を横切るようにプリント配線基板2から立ち上がるように設けられている。言い換えるなら、第4のMRセンサ43は、X軸と基準操作位置にあるときのZ軸とで作る平面と、磁気抵抗素子が作る平面とが、略平行となるようにプリント配線基板2に設けられている。
図7は、本発明の実施の形態に係る第4のMRセンサの等価回路図である。図7に示す等価回路図は、図3に示す第4のMRセンサ43の等価回路図を示しており、磁気抵抗素子M3、M4は、第1のMRセンサ40の磁気抵抗素子M3、M4と同様の構成を有しており、また、磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6は、第3のMRセンサ42の磁気抵抗素子M5、M6と同様の構成を有している。
第4のMRセンサ43は、図7に示すように、磁気抵抗素子M3及びM4、磁気抵抗素子M5及びM6によってフルブリッジ回路が形成されている。また、このフルブリッジ回路は、磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4とによって第8のハーフブリッジ回路、及び磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6とによって第9のハーフブリッジ回路が形成されている。
磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6によって形成される第8のハーフブリッジ回路を以下では、「S4_0°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4によって形成される第9のハーフブリッジ回路を以下では、「S4_45°」と呼ぶものとする。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M5の間に電圧Vccが印加され、磁気抵抗素子M4とM6の間は、プリント配線基板2の接地回路に電気的に接続されている。
磁気抵抗素子M3と磁気抵抗素子M4の間の中点電位は、V8(第8の出力信号)であるとし、磁気抵抗素子M5と磁気抵抗素子M6の間の中点電位は、V9(第9の出力信号)であるものとする。
(判定部の構成)
図8は、本発明の実施の形態に係るレバーコントロールスイッチ装置に関するブロック図である。レバーコントロールスイッチ装置1の判定部5は、図8に示すように、磁気センサ部4に接続され、磁気センサ部4から出力される出力信号に基づいて操作部17の操作位置を判定し、判定した判定結果を車両を総合的に制御する車両制御部6に送信する。
図8は、本発明の実施の形態に係るレバーコントロールスイッチ装置に関するブロック図である。レバーコントロールスイッチ装置1の判定部5は、図8に示すように、磁気センサ部4に接続され、磁気センサ部4から出力される出力信号に基づいて操作部17の操作位置を判定し、判定した判定結果を車両を総合的に制御する車両制御部6に送信する。
車両制御部6は、レバーコントロールスイッチ装置1によって操作可能な被制御装置7に接続され、判定結果に基づいて被制御装置7を制御する。
(動作)
以下に、本実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置に関する動作を各図を参照して詳細に説明する。
以下に、本実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置に関する動作を各図を参照して詳細に説明する。
(Z方向の操作位置の判定について)
図9は、本発明の実施の形態に係るZ方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図10(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、図11(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=0mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、Z=0mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、図12(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=+2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=+2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。これらのグラフは、一例として、電圧Vccを5Vとしてシュミレーションした結果に基づいて作成されている。
図9は、本発明の実施の形態に係るZ方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図10(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、図11(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=0mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、Z=0mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、図12(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=+2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=+2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。これらのグラフは、一例として、電圧Vccを5Vとしてシュミレーションした結果に基づいて作成されている。
まず判定部5は、操作部17のZ方向の操作位置を判定するため、まず図9に示すように、その差分が正弦波となる組み合わせ、すなわち、S1_0°の第1のハーフブリッジ回路の出力電圧V1とS3_0°(M1、M2)の第5のハーフブリッジ回路の出力電圧V5との差分を算出し、出力電圧V11(第1の差分値)を得る。
この出力電圧V11は、磁石3の磁界の変化に基づいて出力され、その出力は正弦波であるので、操作部17のZ方向の位置によって、正の値、ゼロ、及び負の値を取っている。
また、出力電圧V11は、図10(a)に示すように、X方向の傾倒操作によってその値は、殆ど変化しない。さらに、出力電圧V11は、第1及び第3のMRセンサ40、42の配置が、所定の位置よりもずれたときでも、判定部5によって差分値を出力電圧V11とすることで、X方向の傾倒操作によらない出力電圧V11を得ることができる。
同様に、出力電圧V11は、図10(b)に示すように、Y方向の傾倒操作によってもその値は、大きく変化せず、また、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、X方向と同様にY方向の傾倒操作によらない出力電圧V11を得ることができる。
判定部5は、図10(a)、(b)、図11(a)、(b)、図12(a)、(b)に示すように、X及びY方向の傾倒操作によらず、また、位置ずれによる出力電圧V11の変化が小さいことから、出力電圧V11の大きさによってZ方向、すなわちプッシュ・プル操作位置を判定することができる。
(X方向の操作位置の判定について)
図13は、本発明の実施の形態に係るZ=−2mmのときのX方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図14(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第2及び第4のMRセンサ41、43の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=−2mmの操作位置に操作されたときのX方向(第1の方向成分)の操作位置の判定について説明する。
図13は、本発明の実施の形態に係るZ=−2mmのときのX方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図14(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第2及び第4のMRセンサ41、43の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=−2mmの操作位置に操作されたときのX方向(第1の方向成分)の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17のZ方向の操作位置に基づいて差分を算出するハーフブリッジ回路の切り替えを行う。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=−2mmであったとき、図13に示すように、その差分が正弦波となる組み合わせ、すなわち、S2_45°の第4のハーフブリッジ回路の出力電圧V4とS4_45°の第9のハーフブリッジ回路の出力電圧V9との差分を算出し、出力電圧V21(第2の差分値)を得る。
この出力電圧V21は、X方向の傾倒操作に関しては、図14(a)に示すように、正弦波のグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図14(b)に示すように、ほぼ一定値を取る。これは、Y方向の傾倒操作によって磁石3はY軸を中心として回転するからであり、そのY軸上に位置する第2及び第4のMRセンサ41、43に印加される磁界の変化が乏しいからである。
よって判定部5は、容易にX方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V21は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V21を得ることができるので、X方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
図15は、本発明の実施の形態に係るZ=0mmのときのX方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図16(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=0mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=0mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第2及び第4のMRセンサ41、43の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=0mmの操作位置に操作されたときのX方向の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=0mmであったとき、図15に示すように、その加算値が正弦波となる組み合わせ、すなわち、S2_0°の第3のハーフブリッジ回路の出力電圧V3とS4_0°の第8のハーフブリッジ回路の出力電圧V8との加算値を算出し、出力電圧V22(加算値)を得る。
この出力電圧V22は、X方向の傾倒操作に関しては、図16(a)に示すように、図14(a)に比べ位相が90°異なるようなグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図16(b)に示すように、上記の理由によりほぼ一定値を取るので、判定部5は、容易にX方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V22は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V22を得ることができるので、X方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
図17(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=+2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=+2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第2及び第4のMRセンサ41、43の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=+2mmの操作位置に操作されたときのX方向の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=+2mmであったとき、図13に示す組み合わせと同じ組み合わせ、すなわち、S2_45°の第4のハーフブリッジ回路の出力電圧V4とS4_45°の第9のハーフブリッジ回路の出力電圧V9との差分を算出し、出力電圧V21(第2の差分値)を得る。
この出力電圧V21は、X方向の傾倒操作に関しては、図17(a)に示すように、図16(a)のようなグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図17(b)に示すように、上記の理由によりほぼ一定値を取るので、判定部5は、容易にX方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V21は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V21を得ることができるので、X方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
上記したように、判定部5は、まずZ方向の磁石3の位置を判定し、Z方向の磁石3の位置に基づいて対向して配置される第2及び第4のMRセンサ41、43に含まれるハーフブリッジ回路の出力電圧の差分値、又は加算値を算出することによって、X方向の傾倒操作位置を判定することができる。
(Y方向の操作位置の判定について)
図18は、本発明の実施の形態に係るZ=−2mmのときのY方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図19(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=−2mmの操作位置に操作されたときのY方向(第2の方向成分)の操作位置の判定について説明する。
図18は、本発明の実施の形態に係るZ=−2mmのときのY方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図19(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=−2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=−2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=−2mmの操作位置に操作されたときのY方向(第2の方向成分)の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17のZ方向の操作位置に基づいて差分値を算出するハーフブリッジ回路の切り替えを行う。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=−2mmであったとき、図18に示すように、その差分値が正弦波となる組み合わせ、すなわち、S1_45°の第2のハーフブリッジ回路の出力電圧V2とS3_45°の第7のハーフブリッジ回路の出力電圧V7との差分値を算出し、出力電圧V31(第3の差分値)を得る。
この出力電圧V31は、X方向の傾倒操作に関しては、図19(a)に示すように、ほぼ一定値を取るグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図19(b)に示すように、右肩下がりのグラフとなる。これは、Y方向の傾倒操作によって磁石3はX軸を中心として回転するからであり、そのX軸上に位置する第1及び第3のMRセンサ40、42に印加される磁界の変化が乏しいので、第1及び第3のMRセンサ40、42の差分値は、ほぼ一定となる。
よって判定部5は、容易にY方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V31は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V31を得ることができるので、Y方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
図20は、本発明の実施の形態に係るZ=0mmのときのY方向の操作位置判定用の等価回路図であり、図21(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=0mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=0mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=0mmの操作位置に操作されたときのY方向の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=0mmであったとき、図20に示すように、その加算値が正弦波となる組み合わせ、すなわち、S1_0°の第1のハーフブリッジ回路の出力電圧V1とS1_0°(M5、M6)の第6のハーフブリッジ回路の出力電圧V6との加算値を算出し、出力電圧V32(第2の加算値)を得る。
この出力電圧V32は、X方向の傾倒操作に関しては、図21(a)のように、上記の理由によりほぼ一定値となるグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図21(b)に示すように、右肩上がりのグラフとなる。
よって判定部5は、容易にY方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V32は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V32を得ることができるので、Y方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
図22(a)は、本発明の実施の形態に係る磁石がZ=+2mmの位置にあるときのX方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフであり、(b)は、磁石がZ=+2mmの位置にあるときのY方向の傾きと出力電圧の関係を示したグラフである。各グラフの下に示す座標(X、Y、Z)は、第1及び第3のMRセンサ40、42の位置を示しており、各グラフの値は、0.5倍されたものである。操作部17が、Z=+2mmの操作位置に操作されたときのY方向の操作位置の判定について説明する。
判定部5は、操作部17の操作位置がZ=+2mmであったとき、図18に示す組み合わせと同じ組み合わせ、すなわち、S1_45°の第2のハーフブリッジ回路の出力電圧V2とS3_45°の第7のハーフブリッジ回路の出力電圧V7との差分値を算出し、出力電圧V31(第3の差分値)を得る。
この出力電圧V31は、X方向の傾倒操作に関しては、図22(a)に示すように、上記の理由によりほぼ一定値を取るグラフとなり、Y方向の傾倒操作に関しては、図22(b)に示すように、右肩上がりのグラフとなる。
よって判定部5は、容易にY方向の傾倒操作位置を判定することができる。また、出力電圧V31は、センサの配置が所定の位置よりもずれたときでも、判定部5は、その配置位置によらない出力電圧V31を得ることができるので、Y方向の傾倒操作位置を正確に判定することができる。
上記したように、判定部5は、まずZ方向の磁石3の位置を判定し、Z方向の磁石3の位置に基づいて対向して配置される第1及び第3のMRセンサ40、42に含まれるハーフブリッジ回路の出力電圧の差分値、又は加算値を算出することによって、Y方向の傾倒操作位置を判定することができる。
判定部5は、上記した方法によってX、Y、Z方向の操作位置を判定し、車両制御部6に判定結果を送信する。車両制御部6は、判定結果に基づいて車両に搭載される被制御装置7の制御を行う。
(効果)
(1)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、1つの磁石3を用いて構成することができるので、コストを削減することができ、また部品点数が少ないことから組み付け性を向上させることができる。
(1)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、1つの磁石3を用いて構成することができるので、コストを削減することができ、また部品点数が少ないことから組み付け性を向上させることができる。
(2)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、磁石3を介して対向するMRセンサの出力を組み合わせてX、Y、Z方向の操作位置を判定するので、組み付けの際に位置ずれが生じても、影響されることなく、正確なX、Y、Z方向の操作位置を判定することができる。
(3)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、判定部5によってZ方向の操作位置を判定し、その判定結果に基づいて第1〜第4のMRセンサ40〜43を構成するハーフブリッジ回路の組み合わせから出力される出力電圧の差分値、又は加算値に基づいてX及びY方向の操作位置を正確に判定することができる。
(4)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、X、Y方向とも独立に判定することができるので、X−Y座標系上の任意の操作位置を判定することができる。
(5)上記した実施の形態におけるレバーコントロールスイッチ装置1は、多方向の操作位置を判定することができるので、多方向スイッチ装置として使用することができる。
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変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
1…レバーコントロールスイッチ装置、2…プリント配線基板、3…磁石、4…磁気センサ部、5…判定部、6…車両制御部、7…被制御装置、10…支持機構部、11…台座、12…凸部、13…ピン、14…Y軸支持部、15…X軸支持部、16…ピン、17…操作部、18…ノブ、19…レバー、40…第1のMRセンサ、40a…基板、41…第2のMRセンサ、41a…基板、42…第3のMRセンサ、42a…基板、43…第4のMRセンサ、43a…基板、Vcc…電圧、M1〜M6…磁気抵抗素子、V1〜V9、V11、V21、V22、V31、V32…出力電圧
Claims (4)
- 傾倒操作位置、及びプッシュ・プル操作位置に操作可能に設けられた操作部と、
前記操作部に設けられ、所定の領域に磁界を発生させる磁界発生部と、
前記操作部が基準操作位置にあるとき、前記磁界発生部を介して前記所定の領域内の十字の各頂点にそれぞれ設けられ、前記磁界の変化に基づく出力信号を出力する、第1の磁気センサ、第2の磁気センサ、前記第1の磁気センサに対向する第3の磁気センサ、及び第2の磁気センサに対向する第4の磁気センサ、を有する磁気センサ部と、
前記第1の磁気センサと前記第3の磁気センサから出力される出力信号の第1の差分値を算出して前記プッシュ・プル操作位置を判定し、判定された前記プッシュ・プル操作位置に基づいて前記傾倒操作位置を判定する判定部と、
を備えた操作位置判定装置。 - 前記第1の磁気センサは、前記操作部が前記基準操作位置にあるとき、前記プッシュ・プル方向に対して感磁方向がそれぞれ45°ずつ傾き、かつ前記感磁方向が直交する2つの磁気抵抗素子からなり、第1の出力信号を出力する第1のハーフブリッジ回路、及び前記第1のハーフブリッジ回路を前記磁気抵抗素子が設置される設置面内で反時計回りに45°回転させ、第2の出力信号を出力する第2のハーフブリッジ回路、を有し、
前記第2の磁気センサは、前記第1のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第3の出力信号を出力する第3のハーフブリッジ回路、及び前記第2のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第4の出力信号を出力する第4のハーフブリッジ回路、を有し、
前記第3の磁気センサは、前記第1のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第5の出力信号を出力する第5のハーフブリッジ回路、前記第5のハーフブリッジ回路を設置面内で180°時計回りに回転させ、第6の出力信号を出力する第6のハーフブリッジ回路、前記第2のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第7の出力信号を出力する第7のハーフブリッジ回路、を有し、
前記第4の磁気センサは、前記第6のハーフブリッジ回路と同じ構成を有し、第8の出力信号を出力する第8のハーフブリッジ回路、及び前記第2のハーフブリッジ回路と同様の構成を有し、第9の出力信号を出力する第9のハーフブリッジ回路、を有し、
判定部は、前記第1のハーフブリッジ回路から出力される前記第1の出力信号と前記第5のハーフブリッジ回路から出力される前記第5の出力信号とによって算出される前記第1の差分値に基づいて前記プッシュ・プル操作位置を判定する請求項1に記載の操作位置判定装置。 - 前記プッシュ・プル操作位置は、第1の操作位置、第2の操作位置及び第3の操作位置を有し、
前記判定部は、前記操作部が前記第1の操作位置、又は前記第3の操作位置にあると判定したとき、前記第4のハーフブリッジ回路から出力される前記第4の出力信号と、前記第9のハーフブリッジ回路から出力される前記第9の出力信号と、に基づいて第2の差分値を算出して前記傾倒操作位置の第1の方向成分を算出し、前記第2のハーフブリッジ回路から出力される前記第2の出力信号と、前記第3のハーフブリッジ回路から出力される前記第3の出力信号と、に基づいて第3の差分値を算出して前記傾倒操作位置の第2の方向成分を算出する請求項2に記載の操作位置判定装置。 - 前記判定部は、前記操作部が前記第2の操作位置にあると判定したとき、前記第3のハーフブリッジ回路から出力される前記第3の出力信号と、前記第8のハーフブリッジ回路から出力される前記第8の出力信号と、に基づいて第1の加算値を算出して前記傾倒操作位置の前記第1の方向成分を算出し、前記第1のハーフブリッジ回路から出力される前記第1の出力信号と、前記第6のハーフブリッジ回路から出力される前記第6の出力信号と、に基づいて第2の加算値を算出して前記傾倒操作位置の前記第2の方向成分を算出する請求項3に記載の操作位置判定装置。
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