CN101327784A - 配备有载荷传感器的操作装置 - Google Patents

Abstract

配备有载荷传感器的操作装置，包括操作部件、接收操作力且有相应反作用力的反作用力部件、在操作部件和反作用力部件间使第一部件和第二部件枢转连接的枢转连接部和电检测操作力的载荷传感器，其特征是：传感器包括轴状部件、主体部件、桥接轴状部件和主体部件的可变形部件及固定在其上的应变检测元件，轴状部件和主体部件在反作用力下在与轴状部件轴线垂直方向相对移位使可变形部件变形，应变检测元件检测变形；一端由连接销连到第一部件而另一端固定于轴状部件和主体部件之一的传递连接件；轴状部件和主体部件中另一者连到第二部件；连接销设在传感器载荷作用线上且在传递连接件产生拉伸力的位置，从而传递连接件绕连接销或传感器的枢转使轴状部件和主体部件间相对位移方向保持恒定。

Description

配备有载荷传感器的操作装置

本申请基于在日本提交的日本专利申请No.2007-156606，其内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种操作装置，例如车辆用操作踏板装置，并且尤其涉及对于配备有载荷传感器的操作装置的改进，所述操作装置包括电检测(电气地检测)操作力的载荷传感器。

背景技术

已知一种配备有载荷传感器的操作装置，包括(a)被可动地操作的操作部件；(b)反作用力部件，其接收所述操作部件传递而来的操作力并且在其上作用有与所述操作力对应的反作用力；(c)至少一个枢转(转动)连接部，其位于所述操作部件和所述反作用力部件之间，并且使一对部件可相对于彼此枢转地连接以传递所述操作力；和(d)电检测所述操作力的载荷传感器。专利文献1公开了作为这种配备有载荷传感器的操作装置的一个示例的一种车辆用制动踏板装置。在该装置中，推杆(反作用力部件)从主缸伸出，并且可轴向移动地连接到从操作踏板的侧部伸出的连接销。一传感器检测所述推杆抵抗弹簧推压力而相对于所述连接销移位的位移。

专利文献1：美国专利No.5,563,355

但是，在专利文献1所公开的装置中，推杆必须具有长形(elongated)孔以允许其相对于连接销轴向运动。为此，常规的推杆无法原样地加以使用。除此之外，由于推杆在操作踏板被下压(踏压)时相对于连接销枢转，因而偏压推杆的弹簧和检测位移的传感器也需要可相对于连接销枢转。结果，首先，所述装置的结构变得复杂。其次，由于推杆、弹簧和传感器位于操作踏板的侧方，它们需要具有刚性的结构以确保稳定工作的状态。特别地，这种要求对于制动踏板等而言是重要的。因此，这种类型的装置整体上尺寸大且变得昂贵。

有关于此，尽管并非公知，但当前已设想出这样一种技术，该技术如图16所示在U形夹销(clevis pin)的连接点处设置载荷传感器或载荷检测传感器的紧凑结构。在图16中示出用于车辆行车制动器的操作踏板装置200。图16(a)是操作踏板装置200的正视图，图16(b)是沿图16(a)中的线XVIA-XVIA截取的放大剖视图。板状的操作踏板16附装到一体地固定于车辆的踏板支架12上，以便可绕基本上水平的支架轴14的轴线枢转。下压部(踏板垫)18位于在需要制动操作时被驾驶员下压的操作踏板16的下端，并且制动助力器的操作杆22经枢转连接部20连接到操作踏板16的中部。

枢转连接部20包括通过螺旋连接等一体地固定到操作杆22的端部上的U形夹(马蹄钩，clevis)24，和与支架轴14平行地位于操作踏板16中的U形夹销26。操作杆22和操作踏板16可绕U形夹销26的轴线相对于彼此枢转地连接。U形夹销26的两个端部或相对的端部从操作踏板16的两侧伸出，并且通过卡环、止动销等锁定在U形夹24中，以防止从U形夹24中掉落。

与操作踏板16的操作力对应的输出经枢转连接部20传递到操作杆22。与该输出对应的反作用力由制动助力器施加到操作踏板16上。也就是说，该操作杆22对应于反作用力部件。在车轮制动器被电气地控制的线控(by-wire)类型的操作踏板装置中，由反作用力机构等作用有给定量的反作用力的反作用力部件代替操作杆22连接到枢转连接部20。

直径大于U形夹销26的传感器安装孔202位于操作踏板16的与U形夹销26连接的连接位置处。载荷传感器30布置在传感器安装孔202和U形夹销26之间的环形空间中。载荷传感器30包括圆筒状的可变形部件32，其检测沿其径向施加的载荷。载荷传感器30还包括设置在可变形部件32的外周侧上的圆筒状的环形部件34，和设置在可变形部件32的内周侧上的轴状部件36。与所要求的(claimed)的主体部件对应的环形部件34通过压配合或通过螺栓、板簧等以恒定的取向(状态，姿态)一体地组装到传感器安装孔202中。可变形部件32的一个轴向端(图16(b)中的上端)通过焊接等被一体地保持在环形部件34上。

可变形部件32的另一个轴向端(图16(b)中的下端)通过焊接等被一体地保持在轴状部件36上。U形夹销26插入在设置于轴状部件36的轴心部内的插入孔38中。U形夹销26可相对于插入孔38和U形夹24两者转动。U形夹销26相对于插入孔38和U形夹24中在操作踏板16被下压时具有更小摩擦的那一者转动。注意，可在U形夹销和插入孔或U形夹之间设置轴承或轴套以减小摩擦。

环形部件34和轴状部件36由可变形部件32如此连接。当从外部基本上没有载荷沿径向即垂直于所述轴线的方向施加时，所述部件32、34和36保持为与U形夹销26的轴线基本上同心。当操作踏板16被下压时由于操作杆22的反作用力而有载荷沿径向作用在环形部件34和轴状部件36之间时，可变形部件32发生剪切变形。结果，操作踏板16侧的环形部件34相对于轴状部件36沿更靠近操作杆22的方向(图16中的左向)移位。在环形部件34和轴状部件36之间设有环形空间以允许在两者之间产生相对径向位移和使可变形部件32发生剪切变形。

可变形部件32由能在径向载荷作用下发生弹性变形的金属材料如铁素体类不锈钢合金制成，并且在操作踏板16被下压时根据操作力发生剪切变形。附装在可变形部件32的外周面或内周面上以检测可变形部件32的剪切应变的应变检测元件如应变电阻元件经线束56连接到车辆的控制电路部分。下压操作力基于从应变检测元件输出的电信号而被检测。

在车辆用操作踏板装置200中，在将作用于操作踏板16的操作力传递到操作杆22的枢转连接部20处，传感器安装孔202设置在由U形夹销26可枢转地连接到操作杆22的操作踏板16中。由于设置在传感器安装孔202和U形夹销26之间的环形空间中的圆筒状载荷传感器30，转动运动如扭转被抑制，从而操作踏板装置200整体上能构造得简单和紧凑。此外，对于外围部件如操作杆22和U形夹24来说，可采用在传统的踏板装置中使用的类似部件，从而能以低成本构造所述装置。

但是，即使在车辆用操作踏板装置200中，当操作踏板16在下压操作下绕支架轴14枢转时，操作杆22和操作踏板16也绕U形夹销26的轴线枢转。因此，施加在可变形部件32上的载荷的作用位置即轴状部件36和环形部件34之间的相对移位方向发生变化。这种变化可导致检测值的变化。应变检测元件的尺寸、布置等被设定为允许与可变形部件32的变形位置的这种变化无关地检测可变形部件32的变形。但是，可变形部件32的变形位置在周向上持续移动，并且其变形模式复杂且可能变化。因此，根据操作杆22或操作踏板16之间的相对空间关系，确保高检测精度可能是困难的。

本发明鉴于上述情况而作出，并且其目的是，在包括设在枢转连接部中的载荷传感器的配备有载荷传感器的操作装置中提高载荷传感器的检测精度。所述载荷传感器基于轴状部件和主体部件(图16中的环形部件34)之间的在与轴状部件的轴线垂直的方向上的相对位移来电检测操作力。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的第一方面涉及一种配备有载荷传感器的操作装置，包括(a)被可动地操作的操作部件；(b)反作用力部件，所述反作用力部件接收所述操作部件传递而来的操作力，并且在所述反作用力部件上作用有与所述操作力相对应的反作用力；(c)至少一个枢转连接部，所述至少一个枢转连接部介于所述操作部件和所述反作用力部件之间，并且使一对(成对的)第一部件和第二部件可相对于彼此枢转地连接以传递所述操作力；和(d)电检测所述操作力的载荷传感器。

所述配备有载荷传感器的操作装置的特征在于(e)所述载荷传感器包括轴状部件、设置成在与所述轴状部件的轴线垂直的方向上相对移位的主体部件、桥接所述轴状部件和所述主体部件的可变形部件以及固定在所述可变形部件上的应变检测元件，并且所述轴状部件和所述主体部件在所述反作用力的作用下在与所述轴状部件的轴线垂直的方向上相对移位以使所述可变形部件变形，从而所述应变检测元件检测所述可变形部件的变形；(f)传递连接件(transmittal link)，所述传递连接件的一端由连接销连接到所述第一部件，所述传递连接件的另一端一体地固定在所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件中的一者上；(g)所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件中的另一者连接到所述第二部件；并且(h)在所述载荷传感器的从轴向看去的正视图中，所述连接销布置在与所述操作部件的可动操作相关联地施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上且位于在所述传递连接件中产生拉伸力的位置处，从而所述传递连接件的与所述操作部件的可动操作相关联(相伴随)的绕所述连接销或所述载荷传感器的枢转运动使所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件之间的相对位移的方向保持恒定。

本发明的第二方面的特征在于，在本发明第一方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述载荷传感器可绕所述连接销相对于所述第一部件摆动(摇摆)，并且(b)所述传递连接件与所述操作部件的可动操作相关联地、与所述载荷传感器一体地相对于所述第一部件绕所述连接销枢转。

本发明的第三方面的特征在于，在本发明第二方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述第一部件是板状部件，所述连接销贯穿所述第一部件，并且一对所述传递连接件布置在所述第一部件的两个侧表面上并且连接到所述连接销的两端，(b)所述载荷传感器的所述主体部件从所述板状第一部件的两个侧表面伸出，可绕所述连接销摆动，并且在所述主体部件的轴向两端一体地固定到所述一对传递连接件，以及(c)所述第二部件连接到传感器销的两端，所述传感器销沿所述轴状部件的轴线插入到所述轴状部件中并且从所述主体部件的两侧伸出。

本发明的第四方面的特征在于，在本发明第二或第三方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)在所述载荷传感器的从轴向看去的正视图中，所述第二部件具有定位孔，所述定位孔位于在所述操作部件的可动操作下施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上的与所述连接销对应的位置处，并且与所述作用线平行，以及(b)所述定位孔与所述连接销接合以确定设有所述定位孔的所述第二部件和所述传递连接件的取向(姿态，orientation)。

本发明的第五方面的特征在于，在本发明第二至第四方面之一的配备有载荷传感器的操作装置中，所述第二部件是所述反作用力部件，并且所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。

本发明的第六方面的特征在于，在本发明第一方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述连接销可相对于所述第二部件绕所述载荷传感器摆动，并且(b)所述传递连接件与所述操作部件的可动操作相关联地、与所述载荷传感器一体地相对于所述第二部件绕所述载荷传感器枢转。

本发明的第七方面的特征在于，在本发明第六方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述第二部件是板状部件，所述主体部件可枢转地布置在贯穿所述第二部件的传感器容纳孔中，(b)所述一对传递连接件布置在所述板状第二部件的两个侧表面上并且一体地固定到从所述主体部件的两个侧表面沿轴向伸出的所述轴状部件的两端，以及(c)所述连接销连接到所述一对传递连接件而将所述一对传递连接件桥接起来。

本发明的第八方面的特征在于，在本发明第六或第七方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述载荷传感器的主体部件可枢转地布置在所述第二部件中，并且所述传递连接件一体地固定到所述轴状部件，(b)一传感器销布置在所述轴状部件中而沿所述轴线插入，(c)所述第一部件具有定位孔，所述定位孔在从轴向看去的正视图中布置在与所述传感器销对应的位置处并且与载荷的作用线平行，及(d)所述定位孔与所述传感器销接合以确定设有所述定位孔的所述第一部件和所述传递连接件的取向。

本发明的第九方面的特征在于，在本发明第六至第八方面之一的配备有载荷传感器的操作装置中，所述第一部件是所述反作用力部件，所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。

本发明的第十方面的特征在于，在本发明第一至第九方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)所述操作部件是可动地安装在固定于车身的踏板支架上并且被驾驶员下压的操作踏板，以及(b)所述配备有载荷传感器的操作装置是配备有所述载荷传感器的车辆用操作踏板装置。

本发明的第十一方面的特征在于，在本发明第十方面的配备有载荷传感器的操作装置中，所述操作踏板安装在所述踏板支架上而可绕支架轴枢转，并且经所述枢转连接部直接连接到所述反作用力部件，以及所述载荷传感器布置在所述枢转连接部中。

本发明的第十二方面的特征在于，在本发明第十方面的配备有载荷传感器的操作装置中，(a)还包括中间杆，该中间杆可枢转地安装在所述踏板支架上，经连接连动件连接到所述操作踏板，并且经所述枢转连接部连接到所述反作用力部件，(b)其中所述载荷传感器布置在所述中间杆和所述反作用力部件之间的所述枢转连接部中。

本发明的第十三方面的特征在于，在本发明第一至第十二方面的配备有载荷传感器的操作装置中，所述可变形部件具有圆筒形状，所述圆筒形状的一端和另一端分别一体地固定到所述主体部件和所述轴状部件，从而所述应变检测元件检测在所述主体部件和所述轴状部件在所述反作用力的作用下相对移位时在所述可变形部件中产生的剪切应变。

在本发明的配备有载荷传感器的操作装置中，基于所述主体部件和所述轴状部件之间的相对位移来电检测操作力的载荷传感器设置在所述枢转连接部中，在所述枢转连接部处成对的第一部件和第二部件相连，以检测经所述枢转连接部传递的操作力。这样，整个装置能构造得简单而紧凑。

另外，在本发明中，所述传递连接件通过连接销连接到所述枢转连接部的第一部件。所述载荷传感器的轴状部件和主体部件中的一者一体地固定到所述传递连接件，且它们中的另一者连接到所述第二部件。所述连接销布置在施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上的在所述传递连接件中产生拉伸力的位置处。

因此，与所述操作部件的可动操作相关联，所述传递连接件绕所述连接销或所述载荷传感器枢转，从而所述载荷传感器的轴状部件和主体部件之间的相对位移的方向保持基本上恒定。

具体地，如在本发明的第二方面中所述，所述传递连接件在所述操作部件的可动操作下与所述载荷传感器一体地相对于所述第一部件绕所述连接销枢转，或者如在本发明的第六方面中所述，所述传递连接件与所述操作部件的可动操作相关联地、与所述载荷传感器一体地相对于所述第二部件绕所述载荷传感器枢转。通过这种结构，所述载荷传感器的轴状部件和主体部件之间的相对移位方向保持基本上恒定，使得所述可变形部件的基本上同一部分发生变形。这样，操作力的检测精度提高并且检测精度上的变化被抑制，从而具有高的可靠性。

在本发明的第三方面中，所述连接销贯穿第一部件，并且一对所述传递连接件布置在所述第一部件的两个侧表面上并且连接到所述连接销的两端。所述载荷传感器的所述主体部件从所述板状第一部件的两个侧表面伸出，可绕所述连接销摆动，并且在所述主体部件的两端一体地固定到所述一对传递连接件。所述第二部件连接到传感器销的两端，所述传感器销沿所述轴状部件的轴线插入到所述轴状部件中。

通过这种结构，载荷在载荷传感器的轴向上大致均匀地施加到载荷传感器上而使所述主体部件和所述轴状部件在径向上平行地相对移位。结果，对转动力矩如扭转的抑制使得载荷传感器稳定地工作，从而操作力的检测精度进一步提高。此外，所述载荷传感器与所述第一部件的基本上重叠的布置可使装置紧凑。

在本发明的第四方面中，在所述载荷传感器的从轴向看去的正视图中，所述第二部件具有定位孔，所述定位孔位于在所述操作部件的可动操作下施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上的与所述连接销对应的位置处，并且与所述作用线平行。所述定位孔与所述连接销接合。

通过这种结构，伴随着所述操作部件的可动操作，所述传递连接件机械地并且可靠地枢转，使得所述载荷传感器的轴状部件和主体部件之间的相对位移的方向以高精度保持基本恒定。此外，即使在不施加载荷时，例如在未操作所述操作部件时，所述定位孔和连接销之间的接合也不仅可保持所述第二部件的恒定取向，还可保持经所述连接销和载荷传感器连接到所述第二部件的传递连接件的恒定取向。因此，例如可防止由车辆行驶中的振动等引起的所述传递连接件或所述第二部件的摆动所产生的任何异常的噪声等。

在本发明的第五方面中，所述第二部件是所述反作用力部件，且所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。因此，例如，当液压制动器等经所述反作用力部件被机械地致动时，能以高精度检测制动力等。

在本发明的第七方面中，所述主体部件可枢转地布置在贯穿所述第二部件的传感器容纳孔中，这将装置构造得紧凑。此外，所述一对传递连接件布置在所述板状第二部件的两个侧表面上并且一体地固定到所述轴状部件的两端。此外，所述连接销连接到所述一对传递连接件而将所述一对传递连接件桥接起来。

通过这种结构，载荷在载荷传感器的轴向上大致均匀地施加到载荷传感器上而使所述主体部件和所述轴状部件在径向上平行地相对移位。结果，对转动力矩如扭转的抑制使得载荷传感器稳定地工作，从而操作力的检测精度进一步提高。

在本发明的第八方面中，所述载荷传感器的主体部件可枢转地布置在所述第二部件中，并且所述传递连接件一体地固定到所述轴状部件，一传感器销布置在所述轴状部件中而沿所述轴状部件的轴线插入。所述第一部件具有定位孔，所述定位孔在从轴向看去的正视图中布置在与所述传感器销对应的位置处并且与载荷的作用线平行。所述定位孔与所述传感器销接合以确定设有所述定位孔的所述第一部件和所述传递连接件的取向。

通过这种结构，所述传递连接件在所述操作部件的可动操作下机械地并且可靠地枢转，使得所述载荷传感器的轴状部件和主体部件之间的相对位移的方向以高精度保持基本恒定。此外，即使在不施加载荷时，例如在未操作所述操作部件时，所述定位孔和所述传感器销之间的接合也可保持所述第一部件的恒定取向。另外，由于通过所述连接销连接到所述第一部件的传递连接件的取向恒定，所以可防止由车辆行驶工作中的振动等引起的所述传递连接件或所述第一部件的摆动所产生的任何异常的噪声等。

在本发明的第九方面中，所述第一部件是所述反作用力部件，所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。因此，例如，当液压制动器等经所述反作用力部件被机械地致动时，能以高精度检测制动力等。

本发明有利地应用于行车制动器用制动踏板装置。但是，本发明也可应用于加速器或驻车制动器用操作踏板装置。另外，本发明可应用于各种类型的操作装置，例如除用在车辆中之外的其它操作踏板装置，或手动操作的操作装置。例如，所述反作用力部件可以是制动助力器的操作杆、制动主缸的推杆等，它们构造成机械地操作车轮制动器等。注意，本发明可应用于根据由所述载荷传感器检测到的操作力电气地控制车轮制动器、驱动装置等的电气(线控型)制动操作装置。在这种情况下，行程模拟器、反作用力机构等可连接到将被施加以给定反作用力的反作用力部件。

作为设置载荷传感器的枢转连接部，有利地采用将所述操作部件如操作踏板连接到所述反作用力部件的连接部，或采用将所述中间杆连接到所述反作用力部件的连接部。

注意，在根据本发明的操作装置包括将所述操作部件连接到所述中间杆的连接连动件的情况下，将所述连接连动件连接到所述操作踏板的连接部或将所述连接连动件连接到所述中间杆的连接部均可用作所述枢转连接部。所述载荷传感器可设置在适当的位置。在考虑到所述载荷传感器和所述传递连接件等的布置的情况下，可适当地规定在所述枢转连接部中可相对于彼此枢转地连接的所述一对部件中的哪一个用作所述第一部件，哪一个又用作所述第二部件。

在本发明的第十三方面中，所述可变形部件具有圆筒形状，其一端和另一端分别一体地固定到所述主体部件和所述轴状部件，从而所述应变检测元件检测在所述主体部件和所述轴状部件相对移位时在所述可变形部件中产生的剪切应变。

注意，一壳部件可一体地固定到所述可变形部件的一部分上，该部分以所述圆筒状可变形部件的中心线为圆心，并且所述轴状部件可布置成穿过所述可变形部件的圆筒形状的内部。这样，所述反作用力使所述主体部件相对于所述轴状部件移位。除了此布置之外，所述应变检测元件可检测在所述可变形部件中产生的拉伸应变。

所述可变形部件可具有任意适当的形状。例如，所述可变形部件可具有椭圆形状等，其中由于所述轴状部件和所述主体部件之间的相对位移而变形的至少一部分具有圆弧形状。所述可变形部件被设置成，在所述圆弧形状的圆弧两端上施加拉伸载荷或压缩载荷时，所述圆弧部分将变形而伸长或弯曲。此外，所述可变形部件可具有与所述轴状部件和主体部件之间的环形空间在形状上对应的圆环形状(doughnut shape)，且因所述轴状部件和主体部件之间的相对位移而被拉长、压缩或弯曲。

在本发明中，所述载荷(操作力或反作用力)沿绕所述载荷传感器的轴线的基本上恒定的方向施加，并且所述轴状部件和主体部件之间的相对位移的方向也基本上恒定。因此，能在所述相对位移下变形的各种可变形部件都可使用。

理论上，所述轴状部件和主体部件之间的相对位移的方向由所述传递连接件的枢转运动保持恒定。注意，相对位移的方向可能由于各个部件的枢转部分的摩擦阻力和尺寸偏差、各个部件的重力等发生偏离，这在一定程度上是允许的。所述主体部件可以是布置成与所述轴状部件的外周侧同心的圆筒状环形部件等。

所述载荷传感器通过所述应变检测元件电检测发生弹性变形的所述可变形部件的应变。所述载荷传感器基于预定的映射图、计算公式等将应变转换为载荷即操作力。所述应变检测元件的有利示例可由应变电阻元件如薄膜和厚膜类型的半导体应变片(应变计)、常用的应变片等提供。注意，也可使用压电元件等。

所述载荷传感器优选地布置在与所述板状的第一部件或第二部件相同的位置上，也就是说，在板厚度方向上与所述第一部件或第二部件重叠，如在本发明的第三方面或第七方面中那样。但是，所述载荷传感器也可布置在所述第一部件或第二部件的侧表面上。当所述第一部件和第二部件由一对以预定间隔彼此隔开并且一体地彼此连接的平行板状部件构成时，所述载荷传感器例如可布置在所述一对板状部件之间。同样，可采用各种类型的载荷传感器。

在本发明的第二方面中，所述载荷传感器与所述传递连接件一体地绕所述连接销摆动。因此，为了允许所述载荷传感器摆动，所述第一部件具有载荷传感器容纳孔，该孔具有例如以所述连接销为圆心的圆弧形状或直线形状。注意，在所述第一部件的外周上可形成一切断，或者所述载荷传感器可布置为从所述第一部件向外突出。

在本发明的第六方面中，所述连接销绕所述载荷传感器摆动。因此，为了允许所述连接销摆动，所述第二部件具有一长形孔，该孔具有例如以所述载荷传感器的中心线为圆心的圆弧形状或直线形状。注意，在所述第二部件的外周上可形成一切断，或者所述连接销可布置为从所述第二部件向外突出。

在本发明的第三方面中，所述载荷传感器的主体部件一体地固定到所述传递连接件，并且所述轴状部件连接到所述第二部件。为了实现本发明的第二方面，所述轴状部件可一体地固定到所述传递连接件，所述主体部件可连接到所述第二部件。类似地，在本发明的第七方面中，所述载荷传感器的轴状部件一体地固定到所述传递连接件，所述主体部件连接到所述第二部件而可相对于该第二部件枢转。为了实现本发明的第六方面，所述主体部件可一体地固定到所述传递连接件，所述轴状部件可连接到所述第二部件而可相对于该第二部件枢转。

在本发明的第三方面中，考虑到组装工作等，述轴状部件可连接到所述第二部件而可相对于该第二部件枢转，但它们也可一体地固定以禁止两者之间的相对枢转运动。对于所述主体部件连接到所述第二部件以实现本发明第二方面的情形也是这样。

在本发明的第七方面中，考虑到组装工作，所述传递连接件可经所述连接销可枢转地连接到所述第一部件，但它们也能以无法相对枢转的状态一体地固定。

在本发明的第三方面中，所述传感器销设置在所述轴状部件中而沿其轴线插入。从所述主体部件伸出的所述传感器销的两端连接到所述第二部件。例如，所述传感器销被构造为分离的部件而插入到设在所述轴状部件中的插入孔中。但是，所述轴状部件可构造成其两端从所述主体部件伸出而用作所述传感器销，或者在所述轴状体的两个端面上可一体地形成柱形销部分且从两个端面伸出而用作所述传感器销。各种类型的传感器销传感器都可使用。在所述传感器销被构造为与所述轴状部件分离的部件的情况下，其可相对于所述轴状部件可枢转地布置。但是，所述传感器销也可一体地固定到所述轴状部件。

在本发明的第四方面中，所述第二部件具有与所述连接销接合的定位孔，该定位孔确定所述第二部件和所述传递连接件的取向。在本发明的第八方面中，所述第一部件具有与所述传感器销接合的定位孔，该定位孔确定所述第一部件和所述传递连接件的取向。注意，当即使所述操作部件不操作也施加有预定载荷而将所述传递连接件等保持在预定的取向时，或者当允许所述传递连接件等的摆动运动时，用所述第一部件和第二部件的定位孔来确定取向并非是必需的。

附图说明

图1A和1B示出本发明所应用的用于车辆行车制动器的示例性操作踏板装置，其中图1A是操作踏板装置的正视图，图1B是沿图1A中的线IA-IA截取的放大剖视图；

图2是示出在图1A和1B所示实施例中操作踏板被下压的状态的正视图；

图3A和3B示出根据图1所示实施例的载荷传感器，其中图3A是平行于中心线O的纵剖视图，图3B是沿图3A中的线IIIA-IIIA截取的剖视图；

图4A和4B示出可变形部件在由操作踏板下压所导致的操作杆的反作用力的作用下从图3A和3B所示的状态发生剪切变形的状态，其中图4A是平行于中心线O的纵剖视图，图4B是沿图4A中的线IVA-IVA截取的剖视图；

图5A至5C示出可变形部件的细节，其中图5A是图4A所示的可变形部件的放大剖视图，图5B是从图5A中的上侧看去的可变形部件的俯视图，图5C是可变形部件的展开视图以解释设置在可变形部件的外周面上的应变电阻元件；

图6是示出桥接电路的电路图，在所述桥接电路中导电电路图案被连接以形成图5C所示的应变电阻元件；

图7是示出另一个实施例的剖视图，与图1B相对应，其中连接销过短以致于不能与U形夹接合；

图8是与图1A对应的正视图，示出本发明应用于具有中间杆的车辆用操作踏板装置的情形，其中图1A和1B所示的载荷传感器、传递连接件等设置在中间杆和操作杆之间的枢转连接部中；

图9A和9B示出根据本发明的另一个实施例，其中图9A是与图1A对应的正视图，图9B是沿图9A中的线IXA-IXA截取的放大剖视图；

图10是示出在图9A和9B所示的实施例中操作踏板被下压的状态的正视图；

图11是与图9B对应的剖视图，示出在图9A和9B的实施例中设置在载荷传感器的轴状部件中的传感器销与形成在U形夹中的定位孔接合的情形；

图12是与图9A对应的正视图，示出本发明应用于具有中间杆的车辆用操作踏板装置的情形，其中图9A和9B所示的载荷传感器、传递连接件等设置在中间杆和操作杆之间的枢转连接部中；

图13A和13B示出本发明应用于具有中间杆的车辆用操作踏板装置的情形，其中图13A是与图1A对应的正视图，图13B是沿图13A中的线XIIIA-XIIIA截取的放大剖视图，图1A和1B所示的载荷传感器、传递连接件等设置在中间杆和连接连动件之间的枢转连接部中；

图14A和14B示出另一种示例性载荷传感器，其中图14A是平行于中心线O的纵剖视图，图14B是沿图14A中的线XIVA-XIVA截取的剖视图，图14A和14B分别与图3A和3B对应；

图15A和15B示出可变形部件在由操作踏板下压所导致的操作杆的反作用力的作用下从图14A和14B所示的状态发生变形而被拉伸的状态，其中图15A是平行于中心线O的纵剖视图，图15B是沿图15A中的线XVA-XVA截取的剖视图；和

图16A和16B示出本发明的背景技术，其中图16A是具有载荷传感器的车辆用操作踏板装置的正视图，图16B是沿图16A中的线XVIA-XVIA截取的放大剖视图。

具体实施方式

在下文中参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1A和1B示出根据本发明一个实施例的用于车辆行车制动器的示例性操作踏板装置10。图1A是所述操作踏板装置的正视图，图1B是沿图1A中的线IA-IA截取的放大剖视图。车辆用操作踏板装置10对应于本发明应用到图16所示的上述操作踏板装置200的情形。各个传递连接件60的一端经平行于支架轴14的连接销62连接到操作踏板16，使得传递连接件60可绕连接销62相对于操作踏板16枢转。在各个传递连接件60的另一端设置有载荷传感器64。具有以连接销62为圆心的弧形的传感器容纳孔66形成于板状操作踏板16中而贯穿它。载荷传感器64以预定的间隙布置在传感器容纳孔66中，并且可绕连接销62在预定的角度范围内摆动。

结构与上述载荷传感器30类似的载荷传感器64包括圆筒状的可变形部件32、作为所要求的主体部件的环形部件34，和轴状部件36。环形部件34从传感器容纳孔66的两侧伸出。设置在操作踏板16的两个侧表面上的一对传递连接件60通过压配合等一体地固定到环形部件34的相应轴向端上。贯穿操作踏板16的连接销62在操作踏板16的两侧连接到所述一对传递连接件60。U形夹销26被插入在位于载荷传感器64的轴状部件36的轴线上的插入孔38中而可相对于其枢转。U形夹68连接到U形夹销26的两端而可相对于其枢转。

与上述U形夹24对应的U形夹68比它长，且通过螺钉、焊接等一体地固定到操作杆22上。U形夹68包括一对平行的连接板部68a，所述一对连接板部68a设置在所述一对传递连接件60外侧并且连接到U形夹销26。U形夹销26对应于传感器销。在该实施例中，U形夹销26被构造为与轴状部件36分离的单独元件，并且被插入到插入孔38中而可相对于其枢转。注意，所述U形夹销可构造成与轴状部件36成一体。

在从载荷传感器64的中心线O看去的正视图中，即在图1A所示的状态下，连接销62被布置在操作踏板16中的位于当操作踏板16被下压时施加到载荷传感器64的载荷的作用线L上的预定位置处。该预定位置是传递连接件60接收拉伸力的位置，换句话说，是在图1A中比载荷传感器64更靠近操作杆22的位置。当操作踏板16被下压时，如图2所示，操作杆22和操作踏板16绕U形夹销26的轴线相对枢转。在所述下压操作中，拉伸力通过从操作杆22经U形夹销26施加到载荷传感器64上的反作用力施加到传递连接件60上。所述拉伸力使传递连接件60绕连接销62相对于操作踏板16逆时针枢转。也就是说，传递连接件60在所述拉伸力的作用力绕连接销62摆动，从而连接销62和载荷传感器64的中心线O都在所述载荷的作用线上对齐。结果，载荷传感器64的轴状部件36和环形部件34之间的相对位移的方向基本上保持恒定，这将可变形部件32的变形部分保持为其基本上相同的部分。

在该实施例中，作为所要求的操作部件的操作踏板16用作第一部件，作为所要求的反作用力部件的操作杆22和U形夹68用作第二部件。该实施例对应于根据本发明第二方面的一种模式。载荷的作用线L基本上与操作杆22的中心线对准，并且绕操作杆22和制动助力器之间的连接点上下摆动。

此处，U形夹销26可相对于轴状部件36和U形夹68枢转。但是，在操作踏板16的下压下，传递连接件60绕连接销62枢转。因此，基本上不能相对于轴状部件36和U形夹68枢转的U形夹销26也能以不可枢转的状态组装在它们中。

U形夹68的一对连接板部68a中具有长形的定位孔70。在从载荷传感器64的中心线O看去的正视图中，即在图1A所示的状态下，定位孔70形成在通过操作踏板16的下压而施加到载荷传感器64的载荷的作用线L上与连接销62对准的位置处。定位孔70平行于载荷的作用线L延伸。连接销62插入到定位孔70中，并且操作杆22的取向被确定或定位成使得定位孔70恒定地位于载荷的作用线L上。同样，经U形夹销26和载荷传感器64连接到操作杆22的传递连接件60的取向也被定位。

因此，传递连接件60机械地并且被强迫地绕连接销62枢转，使得连接销62和载荷传感器64的中心线O都位于载荷的作用线L上。因此，载荷传感器64的轴状部件36和环形部件34之间的相对位移的方向以更高的精度保持为基本恒定。此外，即使在载荷例如由于操作踏板16不操作而不施加时，也可防止由车辆行驶中的振动等引起的操作杆22或传递连接件60的摆动而产生的任何异常的噪声等。这是由于定位孔70和连接销62之间的接合确定了操作杆22和传递连接件60的取向。

图3A是示出载荷传感器64的剖视图，该视图是从将连接销62和U形夹销26连接的线(对应于所述作用线L)看去的正视图(图1A所示的状态)。图3B是沿图3A中的线IIIA-IIIA截取的剖视图。图4示出载荷传感器64的可变形部件32在操作踏板16下压时变形的状态。图4A和4B分别对应于图3A和3B中的视图。图4B是沿图4A中的线IVA-IVA截取的剖视图。

载荷传感器64的环形部件34和轴状部件36由可变形部件32以如下方式连接在一起。如图3所示，当基本上为零的载荷从外部沿径向即垂直于中心线O的方向施加时，轴状部件36和U形夹销26的轴线S保持为基本上与载荷传感器64的中心线O对准的状态。这样，可变形部件32在其整个长度上保持为以中心线O为圆心的圆筒形状。载荷传感器64的中心线O与作为主体部件的环形部件34的中心线重合。

当操作踏板16下压而使操作杆22的反作用力经U形夹销26施加到轴状部件36上时，所述径向载荷施加到轴状部件36和环形部件34之间。具体地，所述载荷用于使轴状部件36相对于环形部件34朝图3中的右侧(在图1A中也是基本上向右)移动。设置在轴状部件36和环形部件34之间的可变形部件32如图4所示地发生剪切变形。

形成在环形部件34和轴状部件36之间的环形空间允许所述部件34和36沿径向的相对移位，以及可变形部件32的剪切变形。可变形部件32由能在径向载荷作用下发生弹性变形的金属材料如铁素体类不锈钢合金制成。因此，当操作踏板16被下压时，可变形部件32根据操作力而发生剪切变形。注意，尽管可变形部件32的实际变形量非常小并且基本上不会影响操作踏板16的下压行程，但是为了清楚起见所述变形量在这些图中被放大。对于示出这种变形的其它附图也是这样。

为了检测可变形部件32的剪切应变，如图5所示，作为所要求的应变检测元件的四个应变电阻元件40a至40d附装在可变形部件32的外周面上。应变电阻元件40a至40d的有利示例可由薄膜和厚膜型的半导体应变片、常用的应变片等提供。图5A是与图4对应的剖视图，其示出可变形部件32发生剪切变形的状态。图5B是从图5A的顶侧看去的可变形部件32的俯视图。图5C是可变形部件32的外周面的展开图。所述四个应变电阻元件40a至40d布置在沿可变形部件32在外部载荷作用下发生剪切变形的方向关于中心线O(S)对称的两个位置上。这些应变电阻元件中的两个布置在所述两个位置之一上而沿轴向彼此间隔开。在所述两个位置的每一个上，所述两个应变电阻元件布置在将会变形而被拉伸或压缩的部分。

在该实施例中，通过传递连接件60的摆动而作用到载荷传感器64上的载荷的作用方向基本上保持恒定。也就是说，所述载荷的作用方向在图1A、3、4、5A和5B中的左右方向上保持恒定。为此，应变电阻元件40a至40d不需要特别大。但是，考虑到可变形部件32的组装工作等，每个应变电阻元件40a至40d具有在可变形部件32的周向上覆盖大约90°的角度范围的长度。

应变电阻元件40a至40d通过导电电路图案50(见图5C)连接而形成图6所示的桥接电路。电源E连接在导电电路图案50的供电端子42和GND(接地)端子44之间，以根据一对输出端子46和48之间的应变提供电信号。为了将电源E连接到供电端子42或为了将来自输出端子46和48的电信号引出，连接到所述端子的线束56(见图1)从载荷传感器64延伸出来以便经连接器58连接到车辆的控制电路部分。

一绝缘膜52(见图5C)如玻璃糊浆预先形成在可变形部件32的外周面上，而由导电材料如银制成的导电电路图案50形成在所述绝缘膜上。应变电阻元件40a至40d通过焙烧(烧制)等一体地形成为与导电电路图案50部分地接触。注意，可在载荷传感器64内部设置控制电路部分。与该实施例中所用的全桥电路不同，例如当只在接收操作踏板16的操作力的载荷的部分上使用具有部分圆弧形状的可变形部件时，也可使用半桥电路。

在车辆用操作踏板装置10中，基于环形部件34和轴状部件36之间的相对位移来电检测操作力的载荷传感器64设置在以可相对枢转的方式连接操作踏板16和操作杆22的枢转连接部20中。载荷传感器64检测在枢转连接部20中经U形夹销26传递的操作力。由于载荷传感器64布置在形成于操作踏板16中的传感器容纳孔66中，所以操作踏板装置10整体上可制造得简单而紧凑，这不会影响传统踏板装置的安装条件。

另一方面，传递连接件60通过连接销62可相对枢转地连接到操作踏板16，并且载荷传感器64的环形部件34一体地固定到传递连接件60上。轴状部件36通过U形夹销26连接到操作杆22。连接销62设置在施加到载荷传感器64的载荷的作用线L上的传递连接件60接收拉伸力的位置处。因此，当操作踏板16被下压时，传递连接件60绕连接销62相对枢转，从而载荷传感器64的轴状部件36和环形部件34之间的相对位移的方向基本上保持恒定。结果，可变形部件32的基本上同一部分发生变形而提高了操作力的检测精度，并且抑制了检测精度上的变化而提供了高可靠性。

在该实施例中，连接销62贯穿操作踏板16，并且布置在操作踏板16的两个侧表面上的所述一对传递连接件60连接到连接销62的两端。载荷传感器64设置在传感器容纳孔66中，使得环形部件34从操作踏板16的两个侧面伸出。所述一对传递连接件60一体地固定到环形部件34的两端。同样，U形夹68连接到沿轴状部件36的轴线S插入的U形夹销26的两端。因此，载荷(操作力或反作用力)在轴向上大致均匀地施加到载荷传感器64，从而环形部件34和轴状部件36在径向上平行地相对移位。结果，由于抑制了转动力矩如扭转，载荷传感器64稳定地工作，这进一步提高了操作力的检测精度。

在从载荷传感器64的轴向看去的正视图中，U形夹销68在当操作踏板16被下压时平行地施加到载荷传感器64的载荷的作用线上与连接销62对准的位置处设有定位孔70。定位孔70与连接销62接合。因此，传递连接件60在操作踏板16的下压下机械地并且可靠地绕连接销62枢转，从而载荷传感器64的轴状部件36和环形部件34之间的相对位移的方向以更高的精度保持恒定。此外，即使在不施加载荷时，例如在未操作所述操作踏板时，定位孔70和连接销62之间的接合也保持操作杆22的恒定取向。同样，经U形夹销26和载荷传感器64连接到操作杆22的传递连接件60也被定位在恒定的取向，且可防止由车辆行驶中的振动等引起的传递连接件60或操作杆22的摆动所产生的任何异常的噪声等。

在该实施例中，载荷传感器64设置在使操作杆22和操作踏板16可相对于彼此枢转地连接的枢转连接部20中，以检测从U形夹销26传递到操作杆22的最终操作力(输出)。因此，载荷传感器64能以更高的精度检测根据操作杆22的输出而产生的制动力。

现在说明根据本发明的其它实施例。注意，在下面的实施例中，基本上与在上述实施例中相同的部件具有相同的附图标记并且省略其说明。

图7是对应于图1B的剖视图。该实施例与图1所示的上述实施例的不同之处在于使用更短的连接销74代替了连接销62。在U形夹68的一对连接板部中未形成定位孔70，并且连接销74不与U形夹68接合。因此，操作杆22和传递连接件60能绕U形夹销26相对枢转。因此，当没有载荷施加时，例如在未操作所述操作踏板16时，传递连接件60可绕连接销74摆动。

但是，在该实施例中，即使操作踏板16不操作，操作杆22也将在复位弹簧等(未示出)的作用下朝图1A中的右侧被偏压，从而操作踏板16接触以止挡件(未示出)而定位在初始位置。因此，一预定载荷施加在操作杆22和操作踏板16之间，以将操作杆22和传递连接件60保持在图1A所示的恒定取向。

在根据图8所示实施例的车辆用操作踏板装置80中，操作力从操作踏板16经被附加包括的中间杆82传递到操作杆22。中间杆82由平行于支架轴14的支承销84可枢转地连接到踏板支架12。另外，中间杆82通过连接连动件86连接到操作踏板16，并且在操作踏板16的下压下绕支承销84机械地枢转。每个连接连动件86的两端通过平行于支架轴14的一对连动件销88和90可相对枢转地连接到操作踏板16和中间杆82。

操作杆22通过枢转连接部92连接到中间杆82的顶端，所述枢转连接部92与根据图1所示实施例的枢转连接部20类似地构造而成。载荷传感器64容纳在形成于中间杆82上的传感器容纳孔66中而可绕连接销62的中心线摆动。载荷传感器64被连接成将传递连接件60与U形夹销26桥接起来，其中传递连接件60通过连接销62可枢转地连接到中间杆82。因此，该实施例提供了与上述实施例类似的操作和效果。注意，沿图8中的线VIII-VIII截取的剖视图与在图1B中用与所要求的第一部件对应的中间杆82来代替操作踏板16的情形相同。

在图9所示的车辆用操作踏板装置100中，与图1所示的上述车辆用操作踏板装置10类似，载荷传感器102布置在使操作踏板16和操作杆22可相对于彼此枢转地连接的枢转连接部20中。但是，在该载荷传感器102中，环形部件34布置在贯穿操作踏板16的传感器容纳孔104中而可相对于其绕中心线O枢转。同样，一对传递连接件108通过压配合等一体地固定到被布置成从环形部件34的两个轴向端面伸出的轴状部件106的两端。U形夹68通过U形夹销26可相对枢转地连接到传递连接件108的顶端。同样，U形夹销26插入到具有以载荷传感器102的中心线O为圆心的圆弧形状且形成在操作踏板16中的圆弧状长形孔110中，并且可绕中心线O与传递连接件108一起摆动。图9A和9B是分别对应于图1A和1B的视图，其中图9A是正视图，图9B是沿图9A中的线IXA-IXA截取的放大剖视图。

U形夹销26以如下方式连接到U形夹68。也就是说，在从载荷传感器102的中心线O看去的正视图中，即在图1A所示的状态下，连接位置位于在操作踏板16的下压下施加到载荷传感器102的载荷的作用线上的在传递连接件108中产生拉伸力的位置处。该产生拉伸力的连接位置在图9A中相对于载荷传感器102被布置在与操作杆22相对的一侧。当操作踏板16被下压时，如图10所示，操作杆22和操作踏板16绕U形夹销26的轴线相对枢转。此处，从操作杆22施加到U形夹销26的反作用力作为拉伸力被施加到传递连接件108，从而传递连接件108绕载荷传感器102的中心线O相对于操作踏板16逆时针枢转。也就是说，传递连接件108在拉伸力的作用下绕中心线O摆动，从而U形夹销26和载荷传感器102的中心线都位于载荷作用线L上。

这样，载荷传感器102的轴状部件106和环形部件34之间的相对位移的方向保持基本上恒定，这就使可变形部件32的变形部分保持为基本恒定。在本实施例中，U形夹销26用作连接销，构成反作用力部件的操作杆22和U形夹68用作所要求的第一部件，并且作为操作部件的操作踏板16用作所要求的第二部件。显然，该实施例对应于本发明第六方面的一个实施例。

在车辆用操作踏板装置100中，载荷传感器102基于环形部件34和轴状部件36之间的相对位移来电检测操作踏板16的操作力。载荷传感器102布置在使操作踏板16与操作杆22可相对于彼此枢转地连接的枢转连接部20中，以检测经由U形夹销26传递的操作力。由于载荷传感器102布置在贯穿操作踏板16的传感器容纳孔104中，所以操作踏板装置100整体上能制造得简单而紧凑，这不会影响传统踏板装置的安装条件。

传递连接件108通过U形夹销26连接到操作杆22，并且载荷传感器102的轴状部件106一体地固定到传递连接件108。另外，环形部件34插入到形成于操作踏板16中的传感器容纳孔104中，以便可绕中心线O枢转。U形夹销26布置在施加到载荷传感器102的载荷的作用线L上的在传递连接件108中产生拉伸力的位置处。因此，当传递连接件108在操作踏板16的下压下与载荷传感器102成一体地绕中心线O相对枢转时，载荷传感器102的轴状部件106和环形部件34之间的相对位移的方向保持基本上恒定。结果，可变形部件32的基本上同一部分发生变形而提高了操作力的检测精度，并且抑制了检测精度上的变化而提供了高可靠性。

载荷传感器102的环形部件34布置在贯穿操作踏板106的传感器容纳孔104中而可绕中心线O枢转。布置在操作踏板16的两个侧表面上的一对传递连接件108一体地固定到轴状部件106的两个轴向端，并且连接到U形夹销26的两端，其中U形夹销26插入到贯穿操作踏板16的长形孔110中。因此，载荷在轴向上大致均匀地施加到载荷传感器102，从而环形部件34和轴状部件106在径向上平行地相对移位。结果，由于抑制了转动力矩如扭转，载荷传感器102稳定地工作而进一步提高操作力的检测精度。

在该实施例中，载荷传感器102布置在使操作杆22和操作踏板16可相对于彼此枢转地连接的枢转连接部20中，以检测从U形夹销26传递到操作杆22的最终操作力(输出)。因此，能以高精度检测根据操作杆22的输出而产生的制动力。

图11是与图9B对应的剖视图。该实施例与图9所示的车辆用操作踏板装置100的区别在于，一传感器销112插入在轴状部件106的轴线上以相对于轴状部件106可枢转或不可枢转。该传感器销112在轴向上朝两侧伸出。与根据图1所示实施例的定位孔70类似，定位孔114形成在U形夹68的一对连接板部中。即，在图9A所示的正视图中，操作杆22的中心线(与载荷的作用线L相同)穿过载荷传感器102的中心线O。在该状态下，长形的定位孔114平行于操作杆22的中心线地设置在与载荷传感器102的中心线O对准的位置。与操作踏板16的下压无关，定位孔114和传感器销112之间的接合机械地确定了操作杆22和传递连接件108的取向。因此，该实施例提供了与图1所示实施例类似的效果。

具体地，在操作踏板16的下压下传递连接件108机械地并且可靠地绕载荷传感器102的中心线O枢转，使得载荷传感器102的轴状部件106和环形部件34之间的相对位移的方向以更高的精度保持恒定。即使在不施加载荷时，例如在未操作所述操作踏板16时，定位孔114和传感器销112之间的接合也能保持操作杆22的恒定取向。同样，通过U形夹销26连接到操作杆22的传递连接件108也被设置在那个恒定的取向，从而可防止由车辆行驶中的振动等引起的传递连接件108或操作杆22的摆动所产生的任何异常的噪声等。

图12所示的车辆用操作踏板装置120包括与图8所示的车辆用操作踏板装置80类似的中间杆82。与图9所示的实施例类似，载荷传感器102、传递连接件108等布置在用作中间杆82和操作杆22之间的连接部分的枢转连接部92上。也就是说，传递连接件108一体地固定到载荷传感器102的轴状部件106上，而载荷传感器102可枢转地设置在形成于中间杆82上的传感器容纳孔104中。U形夹68经U形夹销26连接到传递连接件108的顶端。U形夹销26插入到具有以载荷传感器102的中心线O为圆心的圆弧形状且形成在中间杆82中的圆弧状长形孔110中，并且可绕能移位的中心线O摆动。因此，该实施例提供了与图9所示实施例类似的操作和效果。注意，沿图12中的线XII-XII截取的剖视图与在图9B中用中间杆82代替操作踏板16的情形相同。中间杆82对应于所要求的第二部件。

图13所示的车辆用操作踏板装置130与图8所示的上述车辆用操作踏板装置80的区别在于载荷传感器64、传递连接件60等的布置。载荷传感器64等布置在通过连动销90将连接连动件86连接到中间杆82的枢转连接部132中。枢转连接部132构造成与图1所示的枢转连接部20或图8中所示的枢转连接部92类似。载荷传感器64可摆动地容纳于形成在中间杆82上的传感器容纳孔66中。另外，载荷传感器64将传递连接件60与连动销90桥接起来，传递连接件60通过连接销62可枢转地连接到中间杆82。

在图13A所示的正视图中定位孔70形成在连接连动件86中，处在载荷的作用线L上与连接销62对准的位置且平行于所述作用线L。定位孔70和连接销62之间的接合确定了连接连动件86和传递连接件60的取向。因此，该实施例提供了与图1和8所示的实施例类似的操作和效果。图13A和13B分别是与图1A和1B对应的视图，其中图13A是正视图，图13B是沿图13A的线XIIIA-XIIIA截取的放大剖视图。在该实施例中，中间杆82对应于所要求的第一部件，连接连动件86对应于权利要求的第二部件。该实施例对应于根据本发明第二方面的一种模式。

注意，本发明可应用于将连接连动件86经连动销88与操作踏板16可相对于彼此枢转地连接起来的枢转连接部中，从而施加到连动销88的载荷作为操作力被检测出来。或者，与图9或12所示的实施例类似，载荷传感器102可绕中心线O可枢转地连接到操作踏板16或中间杆82，并且一体地固定到载荷传感器102的传递连接件108能通过连动销88或90连接到连接连动件86。

在图1所示的上述实施例中，图14和15所示的载荷传感器140可用于替代载荷传感器64。图14和15分别是与图3和4对应的剖视图。图14A和15A是与中心线O平行的纵剖视图。图14B和15B分别是沿图14A和15A中的线XIVA-XIVA和XVA-XVA截取的剖视图。载荷传感器140包括检测沿其径向施加的载荷的圆筒状可变形部件142，和设置在可变形部件142的外周的环形部件144。环形部件144容纳在传感器容纳孔66中，并且通过压配合等一体地固定到传递连接件60上。可变形部件142的绕中心线的外周的一部分(位于图14和15中左侧的侧壁部分)通过焊接等一体地保持在环形部件144的内周表面上。轴状部件146插入到圆筒状可变形部件142的内部空间中，以便在其两端连接到U形夹68。注意，U形夹销26可用于轴状部件146。

当施加基本上为零的外部载荷时，载荷传感器140被保持在图14所示的状态，即环形部件144保持为与轴状部件146的轴线S基本上同心的状态。可变形部件142保持为相对于轴状部件146的轴线S偏心的状态，从而可变形部件142的侧壁部分的内周表面在图14中的右侧基本上接触轴状部件146。该接触部分位于与可变形部分142固定到环形部件144的部分相对的一侧上。这是通过将操作杆22向图1A中的右侧偏压以使操作踏板16接触一止挡件(未示出)而定位在初始位置的复位弹簧等(未示出)的作用实现的。在这种状态下，可变形部件142具有基本上为真圆(truecircle)的圆筒形状。

另一方面，在操作踏板16的下压下，载荷通过操作杆22的反作用力沿径向施加在环形部件144和轴状部件146之间。然后，轴状部件146相对于环形部件144向图14和15中的右侧移位。这样，正承受张拉的可变形部件142变形为图15所示的椭圆形状。环形部件144具有规定尺寸的环形内部空间以允许环形部件144和轴状部件146之间的相对移位以及可变形部件142的拉伸变形。可变形部件142由能在径向载荷作用下发生弹性变形的金属材料如铁素体类不锈钢合金制成，并且在操作踏板16的下压下根据操作力发生拉伸变形。

为了检测可变形部件142的拉伸应变，用作应变检测元件的应变电阻元件固定在可变形部件142的外周表面的位于图15B的上部和下部区域的侧壁部分上，即位于产生拉伸应变的部分上。与上述实施例类似，在可变形部件142的外周表面上预先形成有绝缘膜如玻璃糊浆。由导电材料如银形成的导电电路图案形成在所述绝缘膜上。应变电阻元件通过焙烧等一体地形成为与导电电路图案部分地接触。

应变电阻元件的尺寸和布置根据组装工作等适当地设定。在本发明中，载荷以恒定的方向施加而与操作踏板16的下压量无关，从而使可变形部件142的同一部分发生变形。因此，即使较小的应变电阻元件也能稳定地提供高的检测精度。

注意，载荷传感器140可类似地用于替代图7及其后的附图所示的其它实施例中的载荷传感器64或102。

尽管已参照附图描述了本发明的优选实施例，但这些实施例仅仅是例述性的。本领域技术人员显然清楚，在不背离本发明的精神或范围的情况下可作出各种变化和修改。

Claims (13)

1、一种配备有载荷传感器的操作装置，包括：

被可动地操作的操作部件(16)；

反作用力部件(22)，所述反作用力部件接收所述操作部件传递而来的操作力，并且在所述反作用力部件上作用有与所述操作力相对应的反作用力；

至少一个枢转连接部(20；92；132)，所述至少一个枢转连接部介于所述操作部件和所述反作用力部件之间，并且使一对第一部件(16；22，68；82)和第二部件(16；22，68；82；86)可相对于彼此枢转地连接以传递所述操作力；和

电检测所述操作力的载荷传感器(30；64；102；140)，

所述配备有载荷传感器的操作装置的特征在于：

所述载荷传感器包括轴状部件(36；146)、设置成在与所述轴状部件的轴线垂直的方向上相对移位的主体部件(34；144)、桥接所述轴状部件和所述主体部件的可变形部件(32；142)以及固定在所述可变形部件上的应变检测元件(40a至40d)，并且所述轴状部件和所述主体部件在所述反作用力的作用下在与所述轴状部件的轴线垂直的方向上相对移位以使所述可变形部件变形，从而所述应变检测元件检测所述可变形部件的变形；

传递连接件(60；108)，所述传递连接件的一端由连接销连接到所述第一部件，所述传递连接件的另一端一体地固定在所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件中的一者上；

所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件中的另一者连接到所述第二部件；并且

在所述载荷传感器的从轴向看去的正视图中，所述连接销布置在与所述操作部件的可动操作相关联地施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上且位于在所述传递连接件中产生拉伸力的位置处，从而所述传递连接件的与所述操作部件的可动操作相关联的绕所述连接销或所述载荷传感器的枢转运动使所述载荷传感器的所述轴状部件和所述主体部件之间的相对位移的方向保持恒定。

2、根据权利要求1所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述载荷传感器(30；64；102；140)可绕所述连接销相对于所述第一部件摆动，并且

所述传递连接件(60；108)与所述操作部件的可动操作相关联地、与所述载荷传感器一体地相对于所述第一部件绕所述连接销枢转。

3、根据权利要求2所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述第一部件是板状部件(16)，所述连接销(26)贯穿所述第一部件，并且一对所述传递连接件(108)布置在所述第一部件的两个侧表面上并且连接到所述连接销的两端，

所述载荷传感器的所述主体部件(34)从所述板状第一部件的两个侧表面伸出，可绕所述连接销摆动，并且在所述主体部件的轴向两端一体地固定到所述一对传递连接件，以及

所述第二部件连接到传感器销(112)的两端，所述传感器销沿所述轴状部件的轴线插入到所述轴状部件中并且从所述主体部件的两侧伸出。

4、根据权利要求2所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

在所述载荷传感器的从轴向看去的正视图中，所述第二部件(68；86)具有定位孔(70，114)，所述定位孔位于在所述操作部件的可动操作下施加到所述载荷传感器的载荷的作用线上的与所述连接销对应的位置处，并且与所述作用线平行，以及

所述定位孔(22，68)与所述连接销接合以确定设有所述定位孔的所述第二部件和所述传递连接件的取向。

5、根据权利要求2所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述第二部件是所述反作用力部件(22，68)，并且所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。

6、根据权利要求1所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述连接销(26；62；74)可相对于所述第二部件绕所述载荷传感器摆动，并且

所述传递连接件(60；108)与所述操作部件的可动操作相关联地、与所述载荷传感器一体地相对于所述第二部件绕所述载荷传感器枢转。

7、根据权利要求6所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述第二部件是板状部件(68)，所述主体部件可枢转地布置在贯穿所述第二部件的传感器容纳孔中，

所述一对传递连接件(108)布置在所述板状第二部件的两个侧表面上并且一体地固定到从所述主体部件的两个侧表面沿轴向伸出的所述轴状部件的两端，以及

所述连接销连接到所述一对传递连接件而将所述一对传递连接件桥接起来。

8、根据权利要求6所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述载荷传感器的主体部件(34)可枢转地布置在所述第二部件中，并且所述传递连接件一体地固定到所述轴状部件，

一传感器销(112)布置在所述轴状部件中而沿所述轴线插入，

所述第一部件具有定位孔(70；110)，所述定位孔在从轴向看去的正视图中布置在与所述传感器销对应的位置处并且与载荷的作用线平行，以及

所述定位孔与所述传感器销接合以确定设有所述定位孔的所述第一部件和所述传递连接件的取向。

9、根据权利要求6所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述第一部件是所述反作用力部件(22，68)，所述载荷传感器检测传递到所述反作用力部件的操作力。

10、根据权利要求1所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述操作部件(16)是可动地安装在固定于车身的踏板支架(12)上并且被驾驶员下压的操作踏板，以及

所述配备有载荷传感器的操作装置是配备有所述载荷传感器的车辆用操作踏板装置。

11、根据权利要求10所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述操作踏板(16)安装在所述踏板支架上而可绕支架轴枢转，并且经所述枢转连接部直接连接到所述反作用力部件，以及

所述载荷传感器布置在所述枢转连接部中。

12、根据权利要求10所述的配备有载荷传感器的操作装置，还包括中间杆(82)，该中间杆可枢转地安装在所述踏板支架上，经连接连动件连接到所述操作踏板，并且经所述枢转连接部连接到所述反作用力部件，

其中所述载荷传感器(64)布置在所述中间杆和所述反作用力部件之间的所述枢转连接部中。

13、根据权利要求1所述的配备有载荷传感器的操作装置，其中，

所述可变形部件(32)具有圆筒形状，所述圆筒形状的一端和另一端分别一体地固定到所述主体部件和所述轴状部件，从而所述应变检测元件(40a至40d)检测在所述主体部件和所述轴状部件在所述反作用力的作用下相对移位时在所述可变形部件中产生的剪切应变。

Images